JP6798545B2 - Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, electrodes for non-aqueous secondary batteries and non-aqueous secondary batteries - Google Patents
Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, electrodes for non-aqueous secondary batteries and non-aqueous secondary batteries Download PDFInfo
- Publication number
- JP6798545B2 JP6798545B2 JP2018500063A JP2018500063A JP6798545B2 JP 6798545 B2 JP6798545 B2 JP 6798545B2 JP 2018500063 A JP2018500063 A JP 2018500063A JP 2018500063 A JP2018500063 A JP 2018500063A JP 6798545 B2 JP6798545 B2 JP 6798545B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- particulate polymer
- aqueous secondary
- electrode
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F236/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
- C08F236/04—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
- C08F236/08—Isoprene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F279/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00
- C08F279/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of monomers having two or more carbon-to-carbon double bonds as defined in group C08F36/00 on to polymers of conjugated dienes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L51/04—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to rubbers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2203/00—Applications
- C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
本発明は、非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極および非水系二次電池に関するものである。 The present invention relates to a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode, a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode, a non-aqueous secondary battery electrode, and a non-aqueous secondary battery.
リチウムイオン二次電池などの非水系二次電池(以下、単に「二次電池」と略記する場合がある。)は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そのため、近年では、非水系二次電池の更なる高性能化を目的として、電極などの電池部材の改良が検討されている。 Non-aqueous secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries (hereinafter, may be simply abbreviated as "secondary batteries") are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. Yes, it is used for a wide range of purposes. Therefore, in recent years, improvement of battery members such as electrodes has been studied for the purpose of further improving the performance of non-aqueous secondary batteries.
ここで、リチウムイオン二次電池などの二次電池用の電極は、通常、集電体と、集電体上に形成された電極合材層とを備えている。そして、電極合材層は、例えば、電極活物質と、結着材を含むバインダー組成物などとを分散媒に分散させてなるスラリー組成物を集電体上に塗布し、乾燥させることにより形成される。 Here, an electrode for a secondary battery such as a lithium ion secondary battery usually includes a current collector and an electrode mixture layer formed on the current collector. Then, the electrode mixture layer is formed by, for example, applying a slurry composition obtained by dispersing an electrode active material and a binder composition containing a binder in a dispersion medium on a current collector and drying the mixture. Will be done.
そして、従来、二次電池の電極用の結着材として使用し得る重合体としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、アクリル系重合体およびジエン系重合体などの合成樹脂、並びに、天然ゴムなど天然樹脂が挙げられていた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a polymer that can be used as a binder for an electrode of a secondary battery, for example, a synthetic resin such as polyvinylidene fluoride, an acrylic polymer and a diene polymer, and a natural resin such as natural rubber (See, for example, Patent Document 1).
しかし、近年では二次電池の更なる性能向上が求められているところ、上記従来のバインダー組成物には、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を高めつつ、当該電極を備える非水系二次電池の電池特性(サイクル特性など)を更に向上させるという点において改善の余地があった。 However, in recent years, further improvement in the performance of secondary batteries has been required. Therefore, in the above-mentioned conventional binder composition, a non-aqueous system provided with the electrode while increasing the peel strength of the electrode produced by using the binder composition. There was room for improvement in terms of further improving the battery characteristics (cycle characteristics, etc.) of the secondary battery.
そこで、本発明は、ピール強度に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる非水系二次電池用電極を形成可能な非水系二次電池電極用バインダー組成物および非水系二次電池電極用スラリー組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、ピール強度に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる非水系二次電池用電極を提供することを目的とする。
更に、本発明は、サイクル特性に優れる非水系二次電池を提供することを目的とする。Therefore, the present invention is a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode capable of forming an electrode for a non-aqueous secondary battery which is excellent in peel strength and can exhibit excellent cycle characteristics in a non-aqueous secondary battery. An object of the present invention is to provide a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode.
Another object of the present invention is to provide an electrode for a non-aqueous secondary battery, which has excellent peel strength and can exhibit excellent cycle characteristics in a non-aqueous secondary battery.
A further object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery having excellent cycle characteristics.
本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、脂肪族共役ジエン単量体単位およびカルボン酸基含有単量体単位をそれぞれ所定の割合で含有する粒子状重合体を使用することにより、結着性に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることが可能な非水系二次電池電極用バインダー組成物が得られることを見出した。また、本発明者は、脂肪族共役ジエン単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位をそれぞれ所定の割合で含有し、そして電解液膨潤度が所定の範囲内である粒子状重合体を使用することにより、結着性に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性およびレート特性を発揮させることが可能な非水系二次電池電極用バインダー組成物が得られることを見出した。これらの新たな発見に基づき、本発明者は、本発明を完成させた。 The present inventor has conducted diligent studies for the purpose of solving the above problems. By using a particulate polymer containing an aliphatic conjugated diene monomer unit and a carboxylic acid group-containing monomer unit in a predetermined ratio, the present inventor has excellent binding property and It has been found that a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode capable of exhibiting excellent cycle characteristics in a non-aqueous secondary battery can be obtained. In addition, the present inventor has a particulate weight containing an aliphatic conjugated diene monomer unit and a (meth) acrylic acid ester monomer unit in a predetermined ratio, respectively, and the degree of swelling of the electrolytic solution is within a predetermined range. By using the coalescence, it is possible to obtain a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode, which has excellent binding properties and can exhibit excellent cycle characteristics and rate characteristics in a non-aqueous secondary battery. I found it. Based on these new discoveries, the inventor has completed the invention.
即ち、この発明の第一の態様は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の第一の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状重合体A1を含む非水系二次電池電極用バインダー組成物であって、前記粒子状重合体A1が、脂肪族共役ジエン単量体単位を70質量%以上99質量%以下、カルボン酸基含有単量体単位を1質量%以上30質量%以下の割合で含有することを特徴とする。このように、所定の組成を有する粒子状重合体A1を含むバインダー組成物を用いれば、ピール強度に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる電極を形成することができる。 That is, the first aspect of the present invention is intended to advantageously solve the above problems, and the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the first aspect of the present invention has a particulate weight. A binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode containing a coalesced A1, wherein the particulate polymer A1 contains 70% by mass or more and 99% by mass or less of an aliphatic conjugated diene monomer unit, and a carboxylic acid group-containing single amount. It is characterized by containing a body unit in a proportion of 1% by mass or more and 30% by mass or less. As described above, when the binder composition containing the particulate polymer A1 having a predetermined composition is used, an electrode having excellent peel strength and capable of exhibiting excellent cycle characteristics in a non-aqueous secondary battery is formed. be able to.
また即ち、この発明の第二の態様は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の第二の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状重合体A2を含む非水系二次電池電極用バインダー組成物であって、前記粒子状重合体A2が、脂肪族共役ジエン単量体単位を70質量%以上95質量%以下、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を1質量%以上30質量%以下の割合で含有し、前記粒子状重合体A2の電解液膨潤度が、1.2倍以上7.0倍以下であることを特徴とする。このように、所定の組成および電解液膨潤度を有する粒子状重合体A2を含むバインダー組成物を用いれば、ピール強度に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる電極を形成することができる。またこの電極は、非水系二次電池に優れたレート特性を発揮させることもできる。
なお、本発明において、「電解液膨潤度」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。That is, the second aspect of the present invention is intended to advantageously solve the above problems, and the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the second aspect of the present invention is in the form of particles. A binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode containing the polymer A2, wherein the particulate polymer A2 contains 70% by mass or more and 95% by mass or less of the aliphatic conjugated diene monomer unit, and (meth) acrylic acid. The ester monomer unit is contained in a proportion of 1% by mass or more and 30% by mass or less, and the electrolytic solution swelling degree of the particulate polymer A2 is 1.2 times or more and 7.0 times or less. .. As described above, by using the binder composition containing the particulate polymer A2 having a predetermined composition and the degree of swelling of the electrolytic solution, it is possible to exhibit excellent peel strength and excellent cycle characteristics in a non-aqueous secondary battery. It is possible to form an electrode that can be formed. In addition, this electrode can also exhibit excellent rate characteristics in a non-aqueous secondary battery.
In the present invention, the "electrolyte swelling degree" can be measured by using the measuring method described in the examples of the present specification.
ここで、本発明の第一の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記粒子状重合体A1がグラフト共重合体であることが好ましい。グラフト共重合体である粒子状重合体A1を用いれば、粒子状重合体A1に起因する凝集物の発生を抑制してバインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性を高めることができる。それにより、スラリー組成物を凝集物や異物除去のためのフィルターに通過させる際、フィルターの目詰まりを防止することができる Here, in the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the first aspect of the present invention, it is preferable that the particulate polymer A1 is a graft copolymer. By using the particulate polymer A1 which is a graft copolymer, it is possible to suppress the generation of aggregates caused by the particulate polymer A1 and enhance the stability of the slurry composition containing the binder composition. Thereby, when the slurry composition is passed through the filter for removing agglomerates and foreign substances, clogging of the filter can be prevented.
更に、本発明の第一の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記粒子状重合体A1の体積平均粒子径が0.6μm以上2.5μm以下であることが好ましい。粒子状重合体Aの体積平均粒子径が0.6μm以上2.5μm以下であれば、非水系二次電池のサイクル特性を更に向上させることができる。
なお、本発明において、「体積平均粒子径」とは、レーザー回折法にて測定した粒子径分布(体積基準)において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径(D50)を指す。そして粒子状重合体A1および粒子状重合体A2などの各種重合体の「体積平均粒子径」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。Further, in the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the first aspect of the present invention, it is preferable that the volume average particle diameter of the particulate polymer A1 is 0.6 μm or more and 2.5 μm or less. When the volume average particle diameter of the particulate polymer A is 0.6 μm or more and 2.5 μm or less, the cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery can be further improved.
In the present invention, the "volume average particle diameter" refers to the particle diameter (D50) at which the cumulative volume calculated from the small diameter side is 50% in the particle diameter distribution (volume basis) measured by the laser diffraction method. .. The "volume average particle size" of various polymers such as the particulate polymer A1 and the particulate polymer A2 can be measured by using the measuring method described in the examples of the present specification.
そして、本発明の第一の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、更に粒子状重合体Bを含み、前記粒子状重合体Bの体積平均粒子径が、0.01μm以上0.6μm未満であることが好ましい。体積平均粒子径が0.01μm以上0.6μm未満の粒子状重合体Bを上述した粒子状重合体A1と併用すれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させることができると共に非水系二次電池のサイクル特性を更に向上させることができる。加えて、粒子状重合体A1とBを併用することで、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性を向上させることができる。 The binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the first aspect of the present invention further contains a particulate polymer B, and the volume average particle diameter of the particulate polymer B is 0.01 μm or more. It is preferably less than 6 μm. When the particulate polymer B having a volume average particle diameter of 0.01 μm or more and less than 0.6 μm is used in combination with the above-mentioned particulate polymer A1, the peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be further improved. At the same time, the cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery can be further improved. In addition, by using the particulate polymers A1 and B in combination, the stability of the slurry composition containing the binder composition can be improved.
ここで、本発明の第一の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記粒子状重合体A1の含有量が、前記粒子状重合体A1と前記粒子状重合体Bとの合計含有量の50質量%以上90質量%以下であることが好ましい。粒子状重合体A1の含有量を上記範囲内にすれば、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性が低下するのを抑制しつつ、電極のピール強度を更に向上させることができる。 Here, in the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the first aspect of the present invention, the content of the particulate polymer A1 is the sum of the particulate polymer A1 and the particulate polymer B. The content is preferably 50% by mass or more and 90% by mass or less. When the content of the particulate polymer A1 is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved while suppressing the deterioration of the stability of the slurry composition containing the binder composition.
また、本発明の第二の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記粒子状重合体A2がグラフト共重合体であることが好ましい。グラフト共重合体である粒子状重合体A2を用いれば、非水系二次電池のレート特性を更に向上させることができる。加えて、グラフト共重合体である粒子状重合体A2を用いれば、粒子状重合体A2に起因する凝集物の発生を抑制してバインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性を高めることができる。それにより、スラリー組成物を凝集物や異物除去のためのフィルターに通過させる際、フィルターの目詰まりを防止することができる。 Further, in the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the second aspect of the present invention, it is preferable that the particulate polymer A2 is a graft copolymer. If the particulate polymer A2, which is a graft copolymer, is used, the rate characteristics of the non-aqueous secondary battery can be further improved. In addition, if the particulate polymer A2, which is a graft copolymer, is used, it is possible to suppress the generation of aggregates caused by the particulate polymer A2 and enhance the stability of the slurry composition containing the binder composition. .. Thereby, when the slurry composition is passed through the filter for removing agglomerates and foreign substances, clogging of the filter can be prevented.
ここで、本発明の第二の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記粒子状重合体A2の体積平均粒子径が0.6μm以上2.5μm以下であることが好ましい。粒子状重合体A2の体積平均粒子径が0.6μm以上2.5μm以下であれば、非水系二次電池のサイクル特性およびレート特性を更に向上させることができる。 Here, in the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the second aspect of the present invention, it is preferable that the volume average particle diameter of the particulate polymer A2 is 0.6 μm or more and 2.5 μm or less. When the volume average particle diameter of the particulate polymer A2 is 0.6 μm or more and 2.5 μm or less, the cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous secondary battery can be further improved.
更に、本発明の第二の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、更に粒子状重合体Bを含み、前記粒子状重合体Bの体積平均粒子径が、0.01μm以上0.6μm未満であることが好ましい。体積平均粒子径が0.01μm以上0.6μm未満の粒子状重合体Bを上述した粒子状重合体A2と併用すれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させることができると共に非水系二次電池のサイクル特性およびレート特性を更に向上させることができる。加えて、粒子状重合体A2とBを併用することで、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性を向上させることができる。 Further, the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the second aspect of the present invention further contains a particulate polymer B, and the volume average particle diameter of the particulate polymer B is 0.01 μm or more. It is preferably less than 6 μm. When the particulate polymer B having a volume average particle diameter of 0.01 μm or more and less than 0.6 μm is used in combination with the above-mentioned particulate polymer A2, the peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be further improved. At the same time, the cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous secondary battery can be further improved. In addition, the combined use of the particulate polymers A2 and B can improve the stability of the slurry composition containing the binder composition.
そして、本発明の第二の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、前記粒子状重合体A2の含有量が、前記粒子状重合体A2と前記粒子状重合体Bとの合計含有量の50質量%以上90質量%以下であることが好ましい。粒子状重合体A2の含有量を上記範囲内にすれば、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性が低下するのを抑制しつつ、電極のピール強度を更に向上させることができる。 Then, in the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the second aspect of the present invention, the content of the particulate polymer A2 is the total content of the particulate polymer A2 and the particulate polymer B. It is preferably 50% by mass or more and 90% by mass or less of the amount. When the content of the particulate polymer A2 is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved while suppressing the deterioration of the stability of the slurry composition containing the binder composition.
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物は、電極活物質と、上述した非水系二次電池電極用バインダー組成物の何れかとを含むことを特徴とする。このように、スラリー組成物に粒子状重合体A1または粒子状重合体A2を含むバインダー組成物を含有させれば、ピール強度に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる電極を形成することができる。また、粒子状重合体A2を含むバインダー組成物を使用した場合は、非水系二次電池に優れたレート特性を発揮させることも可能となる。 Further, the present invention aims to advantageously solve the above problems, and the slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention comprises an electrode active material and the above-mentioned non-aqueous secondary battery electrode. It is characterized by containing any of the binder compositions for use. As described above, if the slurry composition contains a binder composition containing the particulate polymer A1 or the particulate polymer A2, the peel strength is excellent and the non-aqueous secondary battery exhibits excellent cycle characteristics. It is possible to form an electrode that can be formed. Further, when the binder composition containing the particulate polymer A2 is used, it is possible to make the non-aqueous secondary battery exhibit excellent rate characteristics.
ここで、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物は、前記電極活物質のタップ密度が1.1g/cm3以下であることが好ましい。電極活物質のタップ密度が1.1g/cm3以下であれば、非水系二次電池の充放電に伴う膨れが生じ難い電極を形成することができる。なお、通常、タップ密度の低い電極活物質を用いて形成した電極はピール強度が低下し易い傾向があるが、粒子状重合体A1または粒子状重合体A2を含むバインダー組成物を使用すれば、電極のピール強度を十分に向上させることができる。
なお、本発明において、「タップ密度」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。Here, in the slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention, the tap density of the electrode active material is preferably 1.1 g / cm 3 or less. When the tap density of the electrode active material is 1.1 g / cm 3 or less, it is possible to form an electrode that is unlikely to swell due to charging / discharging of a non-aqueous secondary battery. Normally, an electrode formed by using an electrode active material having a low tap density tends to have a decrease in peel strength, but if a binder composition containing the particulate polymer A1 or the particulate polymer A2 is used, The peel strength of the electrode can be sufficiently improved.
In the present invention, the "tap density" can be measured by using the measuring method described in the examples of the present specification.
そして、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物は、更に導電材を含むことが好ましい。スラリー組成物に導電材を含有させれば、非水系二次電池のレート特性を向上させることができる。 The slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention preferably further contains a conductive material. If the slurry composition contains a conductive material, the rate characteristics of the non-aqueous secondary battery can be improved.
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池用電極は、上述した非水系二次電池電極用スラリー組成物の何れかを用いて形成した電極合材層を備えることを特徴とする。このように、上述した非水系二次電池電極用スラリー組成物を使用して電極合材層を形成すれば、ピール強度に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる非水系二次電池用電極が得られる。また、粒子状重合体A2を含むバインダー組成物を使用した場合は、非水系二次電池に優れたレート特性を発揮させることも可能となる。 The present invention also aims to advantageously solve the above problems, and the electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention is any of the above-mentioned slurry compositions for a non-aqueous secondary battery electrode. It is characterized by including an electrode mixture layer formed in use. As described above, if the electrode mixture layer is formed by using the above-mentioned slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode, the peel strength is excellent and the non-aqueous secondary battery exhibits excellent cycle characteristics. An electrode for a non-aqueous secondary battery can be obtained. Further, when the binder composition containing the particulate polymer A2 is used, it is possible to make the non-aqueous secondary battery exhibit excellent rate characteristics.
そして、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池は、正極、負極、電解液およびセパレータを備え、前記正極および負極の少なくとも一方が上述した非水系二次電池用電極であることを特徴とする。このように、上述した非水系二次電池用電極を使用すれば、サイクル特性等の電池特性を十分に向上させることができる。また、粒子状重合体A2を含むバインダー組成物を使用した場合は、非水系二次電池に優れたレート特性を発揮させることも可能となる。 An object of the present invention is to solve the above problems advantageously, and the non-aqueous secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution and a separator, and at least one of the positive electrode and the negative electrode. Is the electrode for the non-aqueous secondary battery described above. As described above, if the above-mentioned electrode for a non-aqueous secondary battery is used, the battery characteristics such as the cycle characteristics can be sufficiently improved. Further, when the binder composition containing the particulate polymer A2 is used, it is possible to make the non-aqueous secondary battery exhibit excellent rate characteristics.
本発明によれば、ピール強度に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる非水系二次電池用電極を形成可能な非水系二次電池電極用バインダー組成物および非水系二次電池電極用スラリー組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、ピール強度に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることが可能な非水系二次電池用電極を提供することができる。
更に、本発明によれば、サイクル特性等の電池特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。According to the present invention, a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode capable of forming an electrode for a non-aqueous secondary battery which is excellent in peel strength and can exhibit excellent cycle characteristics in a non-aqueous secondary battery. And a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode can be provided.
Further, according to the present invention, it is possible to provide an electrode for a non-aqueous secondary battery which has excellent peel strength and can exhibit excellent cycle characteristics in a non-aqueous secondary battery.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery having excellent battery characteristics such as cycle characteristics.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、非水系二次電池電極用スラリー組成物を調製する際に用いることができる。そして、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物を用いて調製した非水系二次電池電極用スラリー組成物は、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池の電極を形成する際に用いることができる。更に、本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物を用いて形成した非水系二次電池用電極を用いたことを特徴とする。
なお、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物および非水系二次電池電極用スラリー組成物は、非水系二次電池の負極を形成する際に特に好適に用いることができる。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention can be used when preparing a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode. Then, the slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode prepared by using the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention is used when forming an electrode of a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery. Can be used for. Further, the non-aqueous secondary battery of the present invention is characterized by using an electrode for a non-aqueous secondary battery formed by using the slurry composition for the non-aqueous secondary battery electrode of the present invention.
The binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode and the slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention can be particularly preferably used when forming a negative electrode of a non-aqueous secondary battery.
(非水系二次電池電極用バインダー組成物)
本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状重合体A1または粒子状重合体A2(以下、これらを纏めて「粒子状重合体A」という場合がある。)を含み、任意に、粒子状重合体B、および二次電池の電極に配合され得るその他の成分を更に含有する。また、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、通常、水などの分散媒を更に含有する。
ここで、本発明の第一の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状重合体A1が、脂肪族共役ジエン単量体単位を70質量%以上99質量%以下、カルボン酸基含有単量体単位を1質量%以上30質量%以下の割合でそれぞれ含有する。
そして、本発明の第一の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状重合体A1が所定の組成を有しているので、電極の電極合材層の形成に用いた際に、電極活物質同士および電極活物質と集電体とを良好に結着させることができる。従って、本発明の第一の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物を使用すれば、ピール強度に優れる電極が得られ、且つ上記粒子状重合体A1を含むバインダー組成物を用いて形成した電極を使用すれば、非水系二次電池に優れた電池特性、特にはサイクル特性を発揮させることができる。(Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes)
The binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention contains a particulate polymer A1 or a particulate polymer A2 (hereinafter, these may be collectively referred to as "particulate polymer A"), and is optional. Further contains the particulate polymer B and other components that can be incorporated into the electrodes of the secondary battery. Further, the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention usually further contains a dispersion medium such as water.
Here, in the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the first aspect of the present invention, the particulate polymer A1 contains an aliphatic conjugated diene monomer unit of 70% by mass or more and 99% by mass or less, and a carboxylic acid. Each group-containing monomer unit is contained in a proportion of 1% by mass or more and 30% by mass or less.
When the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the first aspect of the present invention is used for forming an electrode mixture layer of an electrode because the particulate polymer A1 has a predetermined composition. In addition, the electrode active materials and the electrode active materials and the current collector can be satisfactorily bonded to each other. Therefore, if the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the first aspect of the present invention is used, an electrode having excellent peel strength can be obtained, and the binder composition containing the particulate polymer A1 is used. By using the above-mentioned electrodes, excellent battery characteristics, particularly cycle characteristics, can be exhibited in non-aqueous secondary batteries.
また、本発明の第二の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状重合体A2が、脂肪族共役ジエン単量体単位を70質量%以上95質量%以下、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を1質量%以上30質量%以下の割合でそれぞれ含有し、電解液膨潤度が1.2倍以上7.0倍以下である。
そして、本発明の第二の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状重合体A2が所定の組成を有しているので、電極の電極合材層の形成に用いた際に、電極活物質同士および電極活物質と集電体とを良好に結着させることができる。加えて粒子状重合体A2が所定の電解液膨潤度を有しているので、粒子状重合体A2の電解液中への溶出や粒子状重合体A2による導電パスの切断を抑制しつつ、リチウムイオン等の電荷担体の移動性を確保し、二次電池の抵抗を十分に低く抑えることができる。従って、本発明の第二の態様の非水系二次電池電極用バインダー組成物を使用すれば、ピール強度に優れる電極が得られ、且つ上記粒子状重合体A2を含むバインダー組成物を用いて形成した電極を使用すれば、非水系二次電池に優れた電池特性、特にはサイクル特性およびレート特性を発揮させることができる。Further, in the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the second aspect of the present invention, the particulate polymer A2 contains 70% by mass or more and 95% by mass or less of the aliphatic conjugated diene monomer unit (meth). The acrylic acid ester monomer unit is contained in a proportion of 1% by mass or more and 30% by mass or less, and the swelling degree of the electrolytic solution is 1.2 times or more and 7.0 times or less.
When the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the second aspect of the present invention is used for forming an electrode mixture layer of an electrode because the particulate polymer A2 has a predetermined composition. In addition, the electrode active materials and the electrode active materials and the current collector can be well bound to each other. In addition, since the particulate polymer A2 has a predetermined degree of swelling of the electrolytic solution, lithium is suppressed while suppressing elution of the particulate polymer A2 into the electrolytic solution and cutting of the conductive path by the particulate polymer A2. The mobility of charge carriers such as ions can be ensured, and the resistance of the secondary battery can be suppressed sufficiently low. Therefore, if the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to the second aspect of the present invention is used, an electrode having excellent peel strength can be obtained, and the binder composition containing the particulate polymer A2 is used. By using the above-mentioned electrodes, excellent battery characteristics, particularly cycle characteristics and rate characteristics, can be exhibited in a non-aqueous secondary battery.
<粒子状重合体A1>
粒子状重合体A1は、バインダー組成物を用いて調製した非水系二次電池電極用スラリー組成物を使用して集電体上に電極合材層を形成することにより製造した電極において、電極合材層に含まれる成分が電極合材層から脱離しないように保持する(即ち、結着材として機能する)。<Particulate polymer A1>
The particulate polymer A1 is used in an electrode produced by forming an electrode mixture layer on a current collector using a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode prepared by using a binder composition. The components contained in the material layer are held so as not to be separated from the electrode mixture layer (that is, they function as a binder).
[粒子状重合体A1の組成]
そして、粒子状重合体A1は、繰り返し単位として脂肪族共役ジエン単量体単位およびカルボン酸基含有単量体単位を含有することを必要とし、任意に、脂肪族共役ジエン単量体単位およびカルボン酸基含有単量体単位以外の単量体単位(以下、「その他の単量体単位」ということがある。)を更に含有する。[Composition of Particulate Polymer A1]
The particulate polymer A1 is required to contain an aliphatic conjugated diene monomer unit and a carboxylic acid group-containing monomer unit as repeating units, and optionally, an aliphatic conjugated diene monomer unit and a carboxylic acid. It further contains a monomer unit other than the acid group-containing monomer unit (hereinafter, may be referred to as “other monomer unit”).
[[脂肪族共役ジエン単量体単位]]
ここで、脂肪族共役ジエン単量体単位を形成し得る脂肪族共役ジエン単量体としては、特に限定されることなく、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン(イソプレン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエンなどが挙げられる。中でも、脂肪族共役ジエン単量体としては、1,3−ブタジエンおよびイソプレンが好ましく、イソプレンがより好ましい。なお、脂肪族共役ジエン単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。[[Aliphatic conjugated diene monomer unit]]
Here, the aliphatic conjugated diene monomer capable of forming the aliphatic conjugated diene monomer unit is not particularly limited, and 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene) is used. , 2,3-Dimethyl-1,3-butadiene and the like. Among them, as the aliphatic conjugated diene monomer, 1,3-butadiene and isoprene are preferable, and isoprene is more preferable. As the aliphatic conjugated diene monomer, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
そして、粒子状重合体A1中の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合は、粒子状重合体A1中の全繰り返し単位の量を100質量%とした場合に、70質量%以上99質量%以下である必要があり、75質量%以上であることが好ましく、76質量%以上であることがより好ましく、82質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以上であることが特に好ましく、98質量%以下であることが好ましく、97質量%以下であることがより好ましく、95質量%以下であることが更に好ましい。脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合を上記範囲の下限値以上とすることで、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を向上させることができ、上記範囲の上限値以下とすることで、二次電池のサイクル特性を向上させることができる。 The ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit in the particulate polymer A1 is 70% by mass or more and 99% by mass or less when the amount of all the repeating units in the particulate polymer A1 is 100% by mass. It is necessary that it is 75% by mass or more, more preferably 76% by mass or more, further preferably 82% by mass or more, particularly preferably 90% by mass or more, 98. It is preferably 9% by mass or less, more preferably 97% by mass or less, and further preferably 95% by mass or less. By setting the content ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be improved, and the content ratio is set to be equal to or lower than the upper limit of the above range. As a result, the cycle characteristics of the secondary battery can be improved.
なお、脂肪族共役ジエン単量体は、通常、重合反応によって少なくともシス−1,4結合、トランス−1,4結合およびビニル結合の単量体単位を形成し得る。具体的には、例えば1,3−ブタジエンは、通常、重合反応によってシス−1,4結合、トランス−1,4結合および1,2結合(ビニル結合)の単量体単位を形成し得る。また、例えばイソプレンは、通常、重合反応によってシス−1,4結合およびトランス−1,4結合の単量体単位、並びに、1,2結合および3,4結合(ビニル結合)の単量体単位を形成し得る。そして、粒子状重合体A1の脂肪族共役ジエン単量体単位においては、シス−1,4結合の割合が50モル%以上100モル%以下であることが好ましく、55モル%以上であることがより好ましく、60モル%以上であることが更に好ましく、95モル%以上であることがより一層好ましく、99モル%以上であることが特に好ましい。粒子状重合体A1の脂肪族共役ジエン単量体単位(100モル%)中のシス−1,4結合の単量体単位の割合が上記範囲の下限値以上であれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させると共に、当該電極を用いた二次電池のサイクル特性を更に向上させることができる。なお、脂肪族共役ジエン単量体単位中のシス−1,4結合の単量体単位の割合は、JIS K6239のIR法に準拠して求めることができる。 In addition, the aliphatic conjugated diene monomer can usually form at least cis-1,4 bond, trans-1,4 bond and vinyl bond monomer units by a polymerization reaction. Specifically, for example, 1,3-butadiene can usually form monomeric units of cis-1,4 bond, trans-1,4 bond and 1,2 bond (vinyl bond) by a polymerization reaction. In addition, for example, isoprene is usually a monomer unit of cis-1,4 bond and trans-1,4 bond, and a monomer unit of 1,2 bond and 3,4 bond (vinyl bond) by a polymerization reaction. Can be formed. In the aliphatic conjugated diene monomer unit of the particulate polymer A1, the ratio of cis-1,4 bonds is preferably 50 mol% or more and 100 mol% or less, and 55 mol% or more. It is more preferably 60 mol% or more, further preferably 95 mol% or more, and particularly preferably 99 mol% or more. If the ratio of the monomer unit of cis-1,4 bond in the aliphatic conjugated diene monomer unit (100 mol%) of the particulate polymer A1 is equal to or higher than the lower limit of the above range, a binder composition is used. The peel strength of the electrode thus produced can be further improved, and the cycle characteristics of the secondary battery using the electrode can be further improved. The ratio of the cis-1,4 bond monomer unit to the aliphatic conjugated diene monomer unit can be determined in accordance with the IR method of JIS K6239.
[[カルボン酸基含有単量体単位]]
ここで、カルボン酸基含有単量体単位を形成し得るカルボン酸基含有単量体としては、モノカルボン酸およびその誘導体や、ジカルボン酸およびその酸無水物並びにそれらの誘導体などが挙げられる。
モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。
モノカルボン酸誘導体としては、2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α−アセトキシアクリル酸、β−trans−アリールオキシアクリル酸、α−クロロ−β−E−メトキシアクリル酸、β−ジアミノアクリル酸などが挙げられる。
ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
ジカルボン酸誘導体としては、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸や、マレイン酸メチルアリル、マレイン酸ジフェニル、マレイン酸ノニル、マレイン酸デシル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸オクタデシル、マレイン酸フルオロアルキルなどのマレイン酸エステルが挙げられる。
ジカルボン酸の酸無水物としては、無水マレイン酸、アクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸などが挙げられる。
また、カルボン酸基含有単量体としては、加水分解によりカルボキシル基を生成する酸無水物も使用できる。
その他、マレイン酸モノエチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸ジブチル、フマル酸モノエチル、フマル酸ジエチル、フマル酸モノブチル、フマル酸ジブチル、フマル酸モノシクロヘキシル、フマル酸ジシクロヘキシル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸モノブチル、イタコン酸ジブチルなどのα,β−エチレン性不飽和多価カルボン酸のモノエステルおよびジエステルも挙げられる。中でも、カルボン酸基含有単量体としては、アクリル酸およびメタクリル酸が好ましい。なお、カルボン酸基含有単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。[[Carboxylic acid group-containing monomer unit]]
Here, examples of the carboxylic acid group-containing monomer capable of forming a carboxylic acid group-containing monomer unit include monocarboxylic acid and its derivative, dicarboxylic acid and its acid anhydride, and their derivatives.
Examples of the monocarboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
Examples of the monocarboxylic acid derivative include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, β-trans-aryloxyacrylic acid, α-chloro-β-E-methoxyacrylic acid, β-diaminoacrylic acid and the like. Can be mentioned.
Examples of the dicarboxylic acid include maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid.
Examples of the dicarboxylic acid derivative include methyl maleic acid, dimethyl maleic acid, phenyl maleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid, methylallyl maleate, diphenyl maleate, nonyl maleate, decyl maleate, and dodecyl maleate. , Octadecil maleate, fluoroalkyl maleate and the like.
Examples of the acid anhydride of the dicarboxylic acid include maleic anhydride, acrylic anhydride, methyl maleic anhydride, and dimethyl maleic anhydride.
Further, as the carboxylic acid group-containing monomer, an acid anhydride that produces a carboxyl group by hydrolysis can also be used.
In addition, monoethyl maleate, diethyl maleate, monobutyl maleate, dibutyl maleate, monoethyl fumarate, diethyl fumarate, monobutyl fumarate, dibutyl fumarate, monocyclohexyl fumarate, dicyclohexyl fumarate, monoethyl itaconate, diethyl itaconate Also included are monoesters and diesters of α, β-ethylene unsaturated polyvalent carboxylic acids such as monobutyl itaconate and dibutyl itaconate. Of these, acrylic acid and methacrylic acid are preferable as the carboxylic acid group-containing monomer. As the carboxylic acid group-containing monomer, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
そして、粒子状重合体A1中のカルボン酸基含有単量体単位の割合は、粒子状重合体A1中の全繰り返し単位の量を100質量%とした場合に、1質量%以上30質量%以下である必要があり、2質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、26質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましい。カルボン酸基含有単量体単位の含有割合を上記範囲の下限値以上とすることで、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性を向上させることができ、上記範囲の上限値以下とすることで、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を高めると共に、当該電極を用いた二次電池のサイクル特性を向上させることができる。 The ratio of the carboxylic acid group-containing monomer unit in the particulate polymer A1 is 1% by mass or more and 30% by mass or less when the amount of all repeating units in the particulate polymer A1 is 100% by mass. It is necessary to be 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, preferably 26% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and 20% by mass. It is more preferably% or less. By setting the content ratio of the carboxylic acid group-containing monomer unit to the lower limit value of the above range or more, the stability of the slurry composition containing the binder composition can be improved, and the content ratio should be set to the upper limit value or less of the above range. Therefore, the peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be increased, and the cycle characteristics of the secondary battery using the electrode can be improved.
[[その他の単量体単位]]
粒子状重合体A1が含有し得る、上述した脂肪族共役ジエン単量体単位およびカルボン酸基含有単量体単位以外のその他の単量体単位としては、特に限定されることなく、上述した脂肪族共役ジエン単量体およびカルボン酸基含有単量体と共重合可能な既知の単量体に由来する繰り返し単位が挙げられる。具体的には、その他の単量体単位としては、特に限定されることなく、例えば芳香族ビニル単量体単位、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、および、カルボン酸基含有単量体単位以外の親水性基含有単量体単位などが挙げられる。ここで、本発明において「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。
なお、これらの単量体は一種単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。[[Other monomeric units]]
The above-mentioned fat is not particularly limited as the monomer unit other than the above-mentioned aliphatic conjugated diene monomer unit and the carboxylic acid group-containing monomer unit that can be contained in the particulate polymer A1. Examples thereof include repeating units derived from known monomers copolymerizable with group-conjugated diene monomers and carboxylic acid group-containing monomers. Specifically, the other monomer unit is not particularly limited, and for example, an aromatic vinyl monomer unit, a (meth) acrylic acid ester monomer unit, and a carboxylic acid group-containing monomer. Examples thereof include a hydrophilic group-containing monomer unit other than the unit. Here, in the present invention, "(meth) acrylic" means acrylic and / or methacrylic.
In addition, these monomers can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
ここで、芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、スチレン、スチレンスルホン酸およびその塩、α−メチルスチレン、ブトキシスチレン、並びに、ビニルナフタレンなどが挙げられる。 Here, examples of the aromatic vinyl monomer capable of forming an aromatic vinyl monomer unit include styrene, styrene sulfonic acid and salts thereof, α-methylstyrene, butoxystyrene, vinylnaphthalene and the like.
そして、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−ペンチルアクリレート、イソペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n−テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステル;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n−ペンチルメタクリレート、イソペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n−テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエステル;などが挙げられる。 The (meth) acrylic acid ester monomer capable of forming the (meth) acrylic acid ester monomer unit includes methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, and t-butyl. Alkyl acrylates such as acrylate, isobutyl acrylate, n-pentyl acrylate, isopentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate. Esters; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-pentyl methacrylate, isopentyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl Examples thereof include methacrylic acid alkyl esters such as methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, lauryl methacrylate, n-tetradecyl methacrylate, and stearyl methacrylate.
また、親水性基含有単量体単位を形成し得る親水性基含有単量体としては、カルボン酸基以外の親水性基を有する重合可能な単量体が挙げられる。具体的には、親水性基含有単量体としては、例えば、スルホン酸基含有単量体、リン酸基含有単量体、水酸基含有単量体が挙げられる。 In addition, examples of the hydrophilic group-containing monomer capable of forming a hydrophilic group-containing monomer unit include a polymerizable monomer having a hydrophilic group other than a carboxylic acid group. Specifically, examples of the hydrophilic group-containing monomer include a sulfonic acid group-containing monomer, a phosphoric acid group-containing monomer, and a hydroxyl group-containing monomer.
スルホン酸基含有単量体としては、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、(メタ)アクリル酸−2−スルホン酸エチル、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。
なお、本発明において「(メタ)アリル」とは、アリルおよび/またはメタリルを意味する。Examples of the sulfonic acid group-containing monomer include vinyl sulfonic acid, methyl vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, ethyl (meth) acrylic acid-2-sulfonic acid, 2-acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid, and 3 − Allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid and the like.
In addition, in this invention, "(meth) allyl" means allyl and / or metallyl.
リン酸基含有単量体としては、リン酸−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−(メタ)アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。
なお、本発明において「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイルおよび/またはメタクリロイルを意味する。Examples of the phosphate group-containing monomer include -2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, methyl-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, and ethyl phosphate- (meth) acryloyloxyethyl.
In addition, in this invention, "(meth) acryloyl" means acryloyl and / or methacryloyl.
水酸基含有単量体としては、(メタ)アリルアルコール、3−ブテン−1−オール、5−ヘキセン−1−オールなどのエチレン性不飽和アルコール;アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、マレイン酸ジ−2−ヒドロキシエチル、マレイン酸ジ−4−ヒドロキシブチル、イタコン酸ジ−2−ヒドロキシプロピルなどのエチレン性不飽和カルボン酸のアルカノールエステル類;一般式:CH2=CR1−COO−(CqH2qO)p−H(式中、pは2〜9の整数、qは2〜4の整数、R1は水素またはメチル基を表す)で表されるポリアルキレングリコールと(メタ)アクリル酸とのエステル類;2−ヒドロキシエチル−2’−(メタ)アクリロイルオキシフタレート、2−ヒドロキシエチル−2’−(メタ)アクリロイルオキシサクシネートなどのジカルボン酸のジヒドロキシエステルのモノ(メタ)アクリル酸エステル類;2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;(メタ)アリル−2−ヒドロキシエチルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−3−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−3−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−4−ヒドロキシブチルエーテル、(メタ)アリル−6−ヒドロキシヘキシルエーテルなどのアルキレングリコールのモノ(メタ)アリルエーテル類;ジエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アリルエーテルなどのポリオキシアルキレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル類;グリセリンモノ(メタ)アリルエーテル、(メタ)アリル−2−クロロ−3−ヒドロキシプロピルエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルエーテルなどの、(ポリ)アルキレングリコールのハロゲンおよびヒドロキシ置換体のモノ(メタ)アリルエーテル;オイゲノール、イソオイゲノールなどの多価フェノールのモノ(メタ)アリルエーテルおよびそのハロゲン置換体;(メタ)アリル−2−ヒドロキシエチルチオエーテル、(メタ)アリル−2−ヒドロキシプロピルチオエーテルなどのアルキレングリコールの(メタ)アリルチオエーテル類;などが挙げられる。Examples of the hydroxyl group-containing monomer include ethylenically unsaturated alcohols such as (meth) allyl alcohol, 3-butene-1-ol, and 5-hexene-1-ol; -2-hydroxyethyl acrylate and -2-hydroxyacrylate. Ethylinylate such as hydroxypropyl, -2-hydroxyethyl methacrylate, -2-hydroxypropyl methacrylate, di-2-hydroxyethyl maleate, di-4-hydroxybutyl maleate, di-2-hydroxypropyl itaconate, etc. alkanol esters of saturated carboxylic acids; general formula: CH 2 = CR 1 -COO- ( C q H 2q O) p -H ( wherein, p is 2-9 integer, q is an integer from 2 to 4, R 1 represents hydrogen or methyl group) and esters of polyalkylene glycol and (meth) acrylic acid; 2-hydroxyethyl-2'-(meth) acryloyloxyphthalate, 2-hydroxyethyl-2'- Mono (meth) acrylic acid esters of dihydroxyesters of dicarboxylic acids such as (meth) acryloyloxysuccinate; vinyl ethers such as 2-hydroxyethyl vinyl ether and 2-hydroxypropyl vinyl ether; (meth) allyl-2-hydroxyethyl ether , (Meta) allyl-2-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-3-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-3-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-4- Mono (meth) allyl ethers of alkylene glycols such as hydroxybutyl ether and (meth) allyl-6-hydroxyhexyl ether; polyoxyalkylene glycol mono such as diethylene glycol mono (meth) allyl ether and dipropylene glycol mono (meth) allyl ether. (Meta) allyl ethers; (poly) such as glycerin mono (meth) allyl ether, (meth) allyl-2-chloro-3-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2-hydroxy-3-chloropropyl ether, etc. Mono (meth) allyl ethers of halogens and hydroxy-substituted alkylene glycols; mono (meth) allyl ethers of polyvalent phenols such as eugenol and isoeugenol and halogen-substituted products thereof; (meth) allyl-2-hydroxyethylthioethers, ( Meta) alkylene glycols such as allyl-2-hydroxypropylthioether (Meta) allyl thioethers; etc.
そして、粒子状重合体A1のその他の単量体単位の含有割合は、好ましくは0質量%以上10質量%未満、より好ましくは8質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。その他の単量体単位の含有割合が10質量%未満であれば、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性が低下するのを抑制することができる。 The content ratio of the other monomer units of the particulate polymer A1 is preferably 0% by mass or more and less than 10% by mass, more preferably 8% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less. When the content ratio of the other monomer units is less than 10% by mass, it is possible to suppress the deterioration of the stability of the slurry composition containing the binder composition.
[[粒子状重合体A1の性状]]
本発明の第一の態様の粒子状重合体A1の構造は、特に限定されず、ブロック共重合体、グラフト共重合体およびランダム共重合体などの何れであってもよいが、幹部分となる重合体に対してグラフト部分となる重合体が結合した構造を有するグラフト共重合体であることが好ましい。粒子状重合体A1がグラフト共重合体であれば、グラフト部分により粒子状重合体A1同士および粒子状重合体A1と他の成分との面接触が物理的に抑制されるためと推察されるが、粒子状重合体A1同士および粒子状重合体A1と他の成分との凝集物の発生を抑制することができ、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性を向上させることができる。
そして、粒子状重合体A1がグラフト共重合体である場合、当該粒子状重合体A1のグラフト部分がカルボン酸基含有単量体単位を含むことが好ましく、グラフト部分がカルボン酸基含有単量体単位のみからなることがより好ましい。グラフト部分にカルボン酸基含有単量体単位が含まれることで、粒子状重合体A1表層部に電気二重層が形成され、凝集物の発生を一層抑制することができる。
また、粒子状重合体A1がグラフト共重合体である場合、粒子状重合体A1中のグラフト部分の割合は、粒子状重合体A1中の全繰り返し単位の量(幹部分とグラフト部分の合計量)を100質量%とした場合に、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましい。グラフト部分の含有割合を上述の範囲内とすることで、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性を高めつつ、電極のピール強度および二次電池のサイクル特性を一層向上させることができる。[[Characteristics of Particulate Polymer A1]]
The structure of the particulate polymer A1 according to the first aspect of the present invention is not particularly limited and may be any of a block copolymer, a graft copolymer, a random copolymer and the like, but it serves as a trunk portion. A graft copolymer having a structure in which a polymer serving as a graft portion is bonded to the polymer is preferable. If the particulate polymer A1 is a graft copolymer, it is presumed that the graft portion physically suppresses surface contact between the particulate polymers A1 and between the particulate polymer A1 and other components. , It is possible to suppress the generation of aggregates between the particulate polymers A1 and the particulate polymer A1 and other components, and it is possible to improve the stability of the slurry composition containing the binder composition.
When the particulate polymer A1 is a graft copolymer, the graft portion of the particulate polymer A1 preferably contains a carboxylic acid group-containing monomer unit, and the graft portion is a carboxylic acid group-containing monomer. It is more preferable that it consists of only units. When the carboxylic acid group-containing monomer unit is contained in the graft portion, an electric double layer is formed on the surface layer portion of the particulate polymer A1, and the generation of agglomerates can be further suppressed.
When the particulate polymer A1 is a graft copolymer, the proportion of the graft portion in the particulate polymer A1 is the amount of all repeating units in the particulate polymer A1 (the total amount of the trunk portion and the graft portion). ) Is 100% by mass, it is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, preferably 30% by mass or less, and more preferably 25% by mass or less. It is preferably 20% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less. By setting the content ratio of the graft portion within the above range, it is possible to further improve the peel strength of the electrode and the cycle characteristics of the secondary battery while improving the stability of the slurry composition containing the binder composition.
また、粒子状重合体A1の体積平均粒子径は、0.6μm以上であることが好ましく、0.7μm以上であることがより好ましく、0.8μm以上であることが更に好ましく、2.5μm以下であることが好ましく、2.0μm以下であることがより好ましく、1.5μm以下であることが更に好ましい。粒子状重合体A1の体積平均粒子径が上記範囲の下限値以上であれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させることができ、上記範囲の上限値以下であれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させることができると共に当該電極を備える二次電池のサイクル特性を一層高めることができる。
なお、粒子状重合体A1の体積平均粒子径は適宜調整することができる。例えば粒子状重合体A1が上述したグラフト共重合体である場合、粒子状重合体A1の体積平均粒子径は、グラフト部分によっても多少影響を受けるが、通常、幹部分となる重合体の体積平均粒子径に大きく依存する。そのため幹部分となる重合体として天然ゴムを用いる場合には、当該天然ゴムの体積平均粒子径を沈降分離や分級などを用いて調整することで、粒子状重合体A1の体積平均粒子径を調整することができる。また幹部分となる重合体として人工的に重合して得られる重合体を用いる場合には、当該重合体の体積平均粒子径を、乳化剤の使用量などの重合条件により調整することで、粒子状重合体A1の体積平均粒子径を調整することができる。The volume average particle diameter of the particulate polymer A1 is preferably 0.6 μm or more, more preferably 0.7 μm or more, further preferably 0.8 μm or more, and 2.5 μm or less. It is more preferably 2.0 μm or less, and even more preferably 1.5 μm or less. When the volume average particle diameter of the particulate polymer A1 is not less than the lower limit of the above range, the peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be further improved, and when it is not more than the upper limit of the above range. , The peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be further improved, and the cycle characteristics of the secondary battery provided with the electrode can be further improved.
The volume average particle size of the particulate polymer A1 can be adjusted as appropriate. For example, when the particulate polymer A1 is the above-mentioned graft copolymer, the volume average particle diameter of the particulate polymer A1 is slightly affected by the graft portion, but is usually the volume average of the polymer serving as the trunk portion. It depends largely on the particle size. Therefore, when natural rubber is used as the polymer to be the trunk portion, the volume average particle size of the particulate polymer A1 is adjusted by adjusting the volume average particle size of the natural rubber by using sedimentation separation or classification. can do. When a polymer obtained by artificially polymerizing is used as the polymer to be the trunk portion, the volume average particle size of the polymer is adjusted according to the polymerization conditions such as the amount of the emulsifier used to form particles. The volume average particle size of the polymer A1 can be adjusted.
[[粒子状重合体A1の調製方法]]
粒子状重合体A1の調製方法は特に限定されず、既知の方法を用いることができる。例えば、ランダム共重合体である粒子状重合体A1は、上述した単量体を含む単量体組成物を既知の方法で重合することにより得ることができ、また、グラフト共重合体である粒子状重合体A1は、幹部分となる重合体に対して、既知の方法でグラフト部分となる重合体を接ぎ木することで得ることができる。
グラフト共重合体である粒子状重合体A1を調製する場合、幹部分となる重合体に対してグラフト部分を接ぎ木する方法は特に限定されず、幹部分となる重合体上に上述した単量体を含む単量体組成物を重合させる方法や、幹部分となる重合体に上述した単量体を含む単量体組成物を重合させて得られるマクロマーを結合させる方法が挙げられる。そして、グラフト共重合体である粒子状重合体A1の幹部分となる重合体は、上述した単量体を含む単量体組成物を人工的に重合することにより調製した重合体であってもよいし、天然ゴムであってもよい。中でも、電極のピール強度並びに二次電池のサイクル特性を更に向上させる観点からは、幹部分となる重合体は天然ゴムからなることが好ましい。即ち、粒子状重合体A1は、天然ゴムへのグラフト重合により調製されるグラフト共重合体であることが好ましい。[[Method for preparing particulate polymer A1]]
The method for preparing the particulate polymer A1 is not particularly limited, and a known method can be used. For example, the particulate polymer A1 which is a random copolymer can be obtained by polymerizing a monomer composition containing the above-mentioned monomer by a known method, and the particles which are graft copolymers. The state polymer A1 can be obtained by grafting a polymer to be a graft portion to a polymer to be a trunk portion by a known method.
When the particulate polymer A1 which is a graft copolymer is prepared, the method of grafting the graft portion to the polymer which becomes the trunk portion is not particularly limited, and the above-mentioned monomer is placed on the polymer which becomes the trunk portion. Examples thereof include a method of polymerizing a monomer composition containing the above-mentioned monomer and a method of binding a macromer obtained by polymerizing the above-mentioned monomer composition containing a monomer to a polymer serving as a trunk portion. The polymer that becomes the trunk portion of the particulate polymer A1 that is a graft copolymer may be a polymer prepared by artificially polymerizing a monomer composition containing the above-mentioned monomer. It may be natural rubber. Above all, from the viewpoint of further improving the peel strength of the electrode and the cycle characteristics of the secondary battery, it is preferable that the polymer serving as the trunk portion is made of natural rubber. That is, the particulate polymer A1 is preferably a graft copolymer prepared by graft polymerization on natural rubber.
本発明において、上述の方法によりグラフト共重合体が得られたことは、グラフト部分を接ぎ木する前(グラフト重合前)の幹部分となる重合体の体積平均粒子径と、得られたグラフト共重合体の体積平均粒子径とを比較することで確認することができる。より具体的には、以下の式により求められる体積平均粒子径比Δdが1.01以上であれば、グラフト重合によりグラフト部分が接ぎ木されたとみなすことができる。
Δd=グラフト共重合体の体積平均粒子径d1/幹部分となる重合体の体積平均粒子径d0In the present invention, the fact that the graft copolymer was obtained by the above-mentioned method is that the volume average particle size of the polymer serving as the trunk portion before grafting the graft portion (before graft polymerization) and the obtained graft copolymer weight. It can be confirmed by comparing with the volume average particle size of the coalescence. More specifically, if the volume average particle size ratio Δd obtained by the following formula is 1.01 or more, it can be considered that the graft portion is grafted by graft polymerization.
Δd = volume average particle diameter d1 of the graft copolymer d1 / volume average particle diameter d0 of the polymer to be the trunk portion
なお、単量体組成物を人工的に重合することにより粒子状重合体A1またはその幹部分となる重合体を調製する場合には、単量体組成物中の各単量体の割合は、通常、所望の重合体における各単量体単位の割合と同様とする。そして、これらの重合体の重合様式は、特に限定はされず、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法を用いてもよい。また、重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などの付加重合を用いることができる。そして、重合に使用される乳化剤、分散剤、重合開始剤、重合助剤などは、一般に用いられるものを使用することができ、その使用量も、一般に使用される量とすることができる。 When the particulate polymer A1 or the polymer to be the trunk portion thereof is prepared by artificially polymerizing the monomer composition, the ratio of each monomer in the monomer composition is determined. Usually, it is the same as the ratio of each monomer unit in the desired polymer. The polymerization mode of these polymers is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a massive polymerization method, or an emulsion polymerization method may be used. Further, as the polymerization reaction, addition polymerization such as ionic polymerization, radical polymerization and living radical polymerization can be used. As the emulsifier, dispersant, polymerization initiator, polymerization aid and the like used for the polymerization, those generally used can be used, and the amount used can also be the amount generally used.
<粒子状重合体A2>
粒子状重合体A2は、粒子状重合体A1同様、バインダー組成物を用いて調製した非水系二次電池電極用スラリー組成物を使用して集電体上に電極合材層を形成することにより製造した電極において、電極合材層に含まれる成分が電極合材層から脱離しないように保持する(即ち、結着材として機能する)。<Particulate polymer A2>
The particulate polymer A2, like the particulate polymer A1, is formed by forming an electrode mixture layer on the current collector using a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode prepared by using a binder composition. In the manufactured electrode, the components contained in the electrode mixture layer are held so as not to be separated from the electrode mixture layer (that is, they function as a binder).
[粒子状重合体A2の組成]
そして、粒子状重合体A2は、繰り返し単位として脂肪族共役ジエン単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含有することを必要とし、任意に、脂肪族共役ジエン単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位以外の単量体単位(以下、「その他の単量体単位」ということがある。)を更に含有する。[Composition of Particulate Polymer A2]
The particulate polymer A2 is required to contain an aliphatic conjugated diene monomer unit and a (meth) acrylic acid ester monomer unit as repeating units, and optionally, an aliphatic conjugated diene monomer unit. And, a monomer unit other than the (meth) acrylic acid ester monomer unit (hereinafter, may be referred to as “other monomer unit”) is further contained.
[[脂肪族共役ジエン単量体単位]]
ここで、脂肪族共役ジエン単量体単位を形成し得る脂肪族共役ジエン単量体としては、特に限定されることなく、上述した粒子状重合体A1の脂肪族共役ジエン単量体単位を形成し得る脂肪族共役ジエン単量体と同様のものが挙げられる。中でも、脂肪族共役ジエン単量体としては、1,3−ブタジエンおよびイソプレンが好ましい。なお、脂肪族共役ジエン単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。[[Aliphatic conjugated diene monomer unit]]
Here, the aliphatic conjugated diene monomer capable of forming the aliphatic conjugated diene monomer unit is not particularly limited, and the aliphatic conjugated diene monomer unit of the above-mentioned particulate polymer A1 is formed. Examples include those similar to the possible aliphatic conjugated diene monomers. Of these, 1,3-butadiene and isoprene are preferable as the aliphatic conjugated diene monomer. As the aliphatic conjugated diene monomer, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
そして、粒子状重合体A2中の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合は、粒子状重合体A2中の全繰り返し単位の量を100質量%とした場合に、70質量%以上95質量%以下である必要があり、75質量%以上であることが好ましく、76質量%以上であることがより好ましく、90質量%以下であることが好ましく、85質量%以下であることがより好ましい。脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合を上記範囲の下限値以上とすることで、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を向上させることができ、上記範囲の上限値以下とすることで、二次電池のサイクル特性を向上させることができる。 The ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit in the particulate polymer A2 is 70% by mass or more and 95% by mass or less when the amount of all the repeating units in the particulate polymer A2 is 100% by mass. It is necessary that it is 75% by mass or more, more preferably 76% by mass or more, preferably 90% by mass or less, and more preferably 85% by mass or less. By setting the content ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be improved, and the content ratio is set to be equal to or lower than the upper limit of the above range. As a result, the cycle characteristics of the secondary battery can be improved.
なお、脂肪族共役ジエン単量体は、通常、重合反応によって少なくともシス−1,4結合、トランス−1,4結合およびビニル結合の単量体単位を形成し得る。具体的には、例えば1,3−ブタジエンは、通常、重合反応によってシス−1,4結合、トランス−1,4結合および1,2結合(ビニル結合)の単量体単位を形成し得る。また、例えばイソプレンは、通常、重合反応によってシス−1,4結合およびトランス−1,4結合の単量体単位、並びに、1,2結合および3,4結合(ビニル結合)の単量体単位を形成し得る。そして、粒子状重合体A2の脂肪族共役ジエン単量体単位においては、シス−1,4結合の割合が50モル%以上100モル%以下であることが好ましく、55モル%以上であることがより好ましく、60モル%以上であることが更に好ましく、95モル%以上であることがより一層好ましく、99モル%以上であることが特に好ましい。粒子状重合体A2の脂肪族共役ジエン単量体単位(100モル%)中のシス−1,4結合の単量体単位の割合が上記範囲の下限値以上であれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させると共に、当該電極を用いた二次電池のサイクル特性およびレート特性を更に向上させることができる。 In addition, the aliphatic conjugated diene monomer can usually form at least cis-1,4 bond, trans-1,4 bond and vinyl bond monomer units by a polymerization reaction. Specifically, for example, 1,3-butadiene can usually form monomeric units of cis-1,4 bond, trans-1,4 bond and 1,2 bond (vinyl bond) by a polymerization reaction. In addition, for example, isoprene is usually a monomer unit of cis-1,4 bond and trans-1,4 bond, and a monomer unit of 1,2 bond and 3,4 bond (vinyl bond) by a polymerization reaction. Can be formed. In the aliphatic conjugated diene monomer unit of the particulate polymer A2, the ratio of cis-1,4 bonds is preferably 50 mol% or more and 100 mol% or less, and 55 mol% or more. It is more preferably 60 mol% or more, further preferably 95 mol% or more, and particularly preferably 99 mol% or more. If the ratio of the cis-1,4 bond monomer unit in the aliphatic conjugated diene monomer unit (100 mol%) of the particulate polymer A2 is equal to or higher than the lower limit of the above range, a binder composition is used. The peel strength of the electrode thus produced can be further improved, and the cycle characteristics and rate characteristics of the secondary battery using the electrode can be further improved.
[[(メタ)アクリル酸エステル単量体単位]]
ここで、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、上述した粒子状重合体A1の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体と同様のものが挙げられる。中でも、(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、メチルメタクリレートおよびエチルアクリレートが好ましい。なお、(メタ)アクリル酸エステル単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。[[(Meta) acrylic acid ester monomer unit]]
Here, as the (meth) acrylic acid ester monomer capable of forming the (meth) acrylic acid ester monomer unit, the (meth) acrylic acid ester monomer unit of the above-mentioned particulate polymer A1 is formed. Examples thereof include the same as the obtained (meth) acrylic acid ester monomer. Among them, as the (meth) acrylic acid ester monomer, methyl methacrylate and ethyl acrylate are preferable. As the (meth) acrylic acid ester monomer, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
そして、粒子状重合体A2中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合は、粒子状重合体A2中の全繰り返し単位の量を100質量%とした場合に、1質量%以上30質量%以下である必要があり、5質量%以上であることが好ましく、8質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、26質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましい。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合を上記範囲の下限値以上とすることで、二次電池のレート特性を向上させることができ、上記範囲の上限値以下とすることで、二次電池のサイクル特性を向上させることができる。 The ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the particulate polymer A2 is 1% by mass or more and 30% by mass when the amount of all repeating units in the particulate polymer A2 is 100% by mass. % Or less, preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and preferably 26% by mass or less. It is more preferably 25% by mass or less. By setting the content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit to the lower limit of the above range or more, the rate characteristics of the secondary battery can be improved, and by setting it to the upper limit of the above range or less, the second The cycle characteristics of the next battery can be improved.
[[その他の単量体単位]]
粒子状重合体A2が含有し得る、上述した脂肪族共役ジエン単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位以外のその他の単量体単位としては、特に限定されることなく、上述した脂肪族共役ジエン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体と共重合可能な既知の単量体に由来する繰り返し単位が挙げられる。具体的には、その他の単量体単位としては、特に限定されることなく、例えば芳香族ビニル単量体単位、親水性基含有単量体単位などが挙げられる。
なお、これらの単量体は一種単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。[[Other monomeric units]]
The monomer units other than the above-mentioned aliphatic conjugated diene monomer unit and the (meth) acrylic acid ester monomer unit, which can be contained in the particulate polymer A2, are not particularly limited as described above. Examples thereof include repeating units derived from known monomers copolymerizable with the aliphatic conjugated diene monomer and the (meth) acrylic acid ester monomer. Specifically, the other monomer unit is not particularly limited, and examples thereof include an aromatic vinyl monomer unit and a hydrophilic group-containing monomer unit.
In addition, these monomers can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
ここで、芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、上述した粒子状重合体A1の芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体と同様のものが挙げられる。 Here, the aromatic vinyl monomer capable of forming the aromatic vinyl monomer unit is the same as the aromatic vinyl monomer capable of forming the aromatic vinyl monomer unit of the particulate polymer A1 described above. Can be mentioned.
また、親水性基含有単量体単位を形成し得る親水性基含有単量体としては、親水性基を有する重合可能な単量体が挙げられる。具体的には、親水性基含有単量体としては、例えば、カルボン酸基含有単量体、スルホン酸基含有単量体、リン酸基含有単量体、水酸基含有単量体が挙げられる。 Further, examples of the hydrophilic group-containing monomer capable of forming a hydrophilic group-containing monomer unit include a polymerizable monomer having a hydrophilic group. Specifically, examples of the hydrophilic group-containing monomer include a carboxylic acid group-containing monomer, a sulfonic acid group-containing monomer, a phosphoric acid group-containing monomer, and a hydroxyl group-containing monomer.
そして、カルボン酸基含有単量体、スルホン酸基含有単量体、リン酸基含有単量体、および水酸基含有単量体としては、それぞれ、上述した粒子状重合体A1の、カルボン酸基含有単量体単位を形成し得るカルボン酸基含有単量体、スルホン酸基含有単量体単位を形成し得るスルホン酸基含有単量体、リン酸基含有単量体単位を形成し得るリン酸基含有単量体、および水酸基含有単量体単位を形成し得る水酸基含有単量体と同様のものが挙げられる。 The carboxylic acid group-containing monomer, sulfonic acid group-containing monomer, phosphoric acid group-containing monomer, and hydroxyl group-containing monomer each contain a carboxylic acid group in the above-mentioned particulate polymer A1. Carboxylic acid group-containing monomer capable of forming a monomer unit, sulfonic acid group-containing monomer capable of forming a sulfonic acid group-containing monomer unit, and phosphoric acid capable of forming a phosphoric acid group-containing monomer unit Examples thereof include a group-containing monomer and the same as the hydroxyl group-containing monomer capable of forming a hydroxyl group-containing monomer unit.
そして、粒子状重合体A2のその他の単量体単位の含有割合は、粒子状重合体A2中の全繰り返し単位の量を100質量%とした場合に、好ましくは0質量%以上15質量%未満、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは8質量%以下である。その他の単量体単位の含有割合が15質量%未満であれば、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性が低下するのを抑制することができる。 The content ratio of the other monomer units of the particulate polymer A2 is preferably 0% by mass or more and less than 15% by mass when the amount of all repeating units in the particulate polymer A2 is 100% by mass. , More preferably 10% by mass or less, still more preferably 8% by mass or less. When the content ratio of the other monomer units is less than 15% by mass, it is possible to suppress the deterioration of the stability of the slurry composition containing the binder composition.
[[粒子状重合体A2の性状]]
本発明の第二の態様の粒子状重合体A2の構造は、特に限定されず、ブロック共重合体、グラフト共重合体およびランダム共重合体などの何れであってもよいが、幹部分となる重合体に対してグラフト部分となる重合体が結合した構造を有するグラフト共重合体であることが好ましい。粒子状重合体A2がグラフト共重合体であれば、グラフト部分により粒子状重合体A2同士および粒子状重合体A2と他の成分との面接触が物理的に抑制されるためと推察されるが、粒子状重合体A2同士および粒子状重合体A2と他の成分との凝集物の発生を抑制することができ、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性を向上させることができる。
そして、粒子状重合体A2がグラフト共重合体である場合、当該粒子状重合体A2のグラフト部分が(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含むことが好ましく、グラフト部分が(メタ)アクリル酸エステル単量体単位のみからなることがより好ましい。グラフト部分に(メタ)アクリル酸エステル単量体単位が含まれることで、粒子状重合体A2表層部のガラス転移温度が高まり、凝集物の発生を一層抑制することができると共に、同表層部の電解液膨潤度が高まり、リチウムイオン等の電荷担体の移動がより円滑に行われることとなる。このため、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性を更に向上させると共に二次電池のレート特性を一層高めることができる。
また、粒子状重合体A2がグラフト共重合体である場合、粒子状重合体A2中のグラフト部分の割合は、粒子状重合体A2中の全繰り返し単位の量(幹部分とグラフト部分の合計量)を100質量%とした場合に、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、30質量%以下であることが好ましく、28質量%以下であることがより好ましい。グラフト部分の含有割合を上述の範囲内とすることで、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性を高めつつ、電極のピール強度並びに二次電池のレート特性およびサイクル特性をバランスよく向上させることができる。[[Characteristics of Particulate Polymer A2]]
The structure of the particulate polymer A2 according to the second aspect of the present invention is not particularly limited and may be any of a block copolymer, a graft copolymer, a random copolymer and the like, but it serves as a trunk portion. A graft copolymer having a structure in which a polymer serving as a graft portion is bonded to the polymer is preferable. If the particulate polymer A2 is a graft copolymer, it is presumed that the graft portion physically suppresses surface contact between the particulate polymers A2 and between the particulate polymer A2 and other components. , It is possible to suppress the generation of agglomerates between the particulate polymers A2 and the particulate polymer A2 and other components, and it is possible to improve the stability of the slurry composition containing the binder composition.
When the particulate polymer A2 is a graft copolymer, the graft portion of the particulate polymer A2 preferably contains a (meth) acrylic acid ester monomer unit, and the graft portion is a (meth) acrylic acid. More preferably, it consists of only ester monomer units. By containing the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the graft portion, the glass transition temperature of the surface layer portion of the particulate polymer A2 is increased, the generation of aggregates can be further suppressed, and the surface layer portion of the particulate polymer A2 The degree of swelling of the electrolytic solution is increased, and the charge carrier such as lithium ion is moved more smoothly. Therefore, the stability of the slurry composition containing the binder composition can be further improved, and the rate characteristics of the secondary battery can be further improved.
When the particulate polymer A2 is a graft copolymer, the proportion of the graft portion in the particulate polymer A2 is the amount of all repeating units in the particulate polymer A2 (the total amount of the trunk portion and the graft portion). ) Is 100% by mass, it is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, further preferably 10% by mass or more, and 30% by mass or less. It is preferably 28% by mass or less, and more preferably 28% by mass or less. By setting the content ratio of the graft portion within the above range, the stability of the slurry composition containing the binder composition is improved, and the peel strength of the electrode and the rate characteristics and cycle characteristics of the secondary battery are improved in a well-balanced manner. Can be done.
また、粒子状重合体A2の体積平均粒子径は、0.6μm以上であることが好ましく、0.7μm以上であることがより好ましく、0.8μm以上であることが更に好ましく、2.5μm以下であることが好ましく、2.0μm以下であることがより好ましく、1.5μm以下であることが更に好ましい。粒子状重合体A2の体積平均粒子径が上記範囲の下限値以上であれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させることができ、上記範囲の上限値以下であれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させることができると共に当該電極を備える二次電池のサイクル特性およびレート特性を一層高めることができる。
なお、粒子状重合体A2の体積平均粒子径は適宜調整することができる。例えば粒子状重合体A2が上述したグラフト共重合体である場合、粒子状重合体A2の体積平均粒子径は、グラフト部分によっても多少影響を受けるが、通常、幹部分となる重合体の体積平均粒子径に大きく依存する。そのため幹部分となる重合体として天然ゴムを用いる場合には、当該天然ゴムの体積平均粒子径を沈降分離や分級などを用いて調整することで、粒子状重合体A2の体積平均粒子径を調整することができる。また幹部分となる重合体として人工的に重合して得られる重合体を用いる場合には、当該重合体の体積平均粒子径を、乳化剤の使用量などの重合条件により調整することで、粒子状重合体A2の体積平均粒子径を調整することができる。The volume average particle diameter of the particulate polymer A2 is preferably 0.6 μm or more, more preferably 0.7 μm or more, further preferably 0.8 μm or more, and 2.5 μm or less. It is more preferably 2.0 μm or less, and even more preferably 1.5 μm or less. When the volume average particle diameter of the particulate polymer A2 is not less than the lower limit of the above range, the peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be further improved, and when it is not more than the upper limit of the above range. , The peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be further improved, and the cycle characteristics and rate characteristics of the secondary battery provided with the electrode can be further improved.
The volume average particle size of the particulate polymer A2 can be adjusted as appropriate. For example, when the particulate polymer A2 is the above-mentioned graft copolymer, the volume average particle diameter of the particulate polymer A2 is slightly affected by the graft portion, but is usually the volume average of the polymer serving as the trunk portion. It depends largely on the particle size. Therefore, when natural rubber is used as the polymer to be the trunk portion, the volume average particle size of the particulate polymer A2 is adjusted by adjusting the volume average particle size of the natural rubber by using sedimentation separation or classification. can do. When a polymer obtained by artificially polymerizing is used as the polymer to be the trunk portion, the volume average particle size of the polymer is adjusted according to the polymerization conditions such as the amount of the emulsifier used to form particles. The volume average particle size of the polymer A2 can be adjusted.
そして、粒子状重合体A2の電解液膨潤度は、1.2倍以上7.0倍以下であることが必要であり、2.0倍以上であることが好ましく、3.5倍以上であることがより好ましく、6.8倍以下であることが好ましく、6.5倍以下であることがより好ましい。粒子状重合体A2の電解液膨潤度が上記範囲の下限値以上であれば、二次電池のレート特性を更に向上させることができる。一方、粒子状重合体Aの電解液膨潤度が上記範囲の上限値以下であれば、粒子状重合体A2の電解液中への溶出が抑制されることで二次電池のサイクル特性を確保することができ、また、粒子状重合体A2の過度な膨潤により電極活物質および/または導電材により形成される導電パスを切断することもなく、二次電池のレート特性を確保することができる。
なお、粒子状重合体A2の電解液膨潤度は、粒子状重合体A2の組成を変更することにより調整することができる。例えば(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合を増やせば、粒子状重合体A2の電解液膨潤度を高めることができる。The degree of swelling of the electrolytic solution of the particulate polymer A2 needs to be 1.2 times or more and 7.0 times or less, preferably 2.0 times or more, and 3.5 times or more. More preferably, it is 6.8 times or less, and more preferably 6.5 times or less. When the degree of swelling of the electrolytic solution of the particulate polymer A2 is at least the lower limit of the above range, the rate characteristics of the secondary battery can be further improved. On the other hand, when the degree of swelling of the electrolytic solution of the particulate polymer A is equal to or less than the upper limit of the above range, the elution of the particulate polymer A2 into the electrolytic solution is suppressed, thereby ensuring the cycle characteristics of the secondary battery. In addition, the rate characteristics of the secondary battery can be ensured without cutting the conductive path formed by the electrode active material and / or the conductive material due to excessive swelling of the particulate polymer A2.
The degree of swelling of the electrolytic solution of the particulate polymer A2 can be adjusted by changing the composition of the particulate polymer A2. For example, by increasing the content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit, the degree of swelling of the electrolytic solution of the particulate polymer A2 can be increased.
[[粒子状重合体A2の調製方法]]
粒子状重合体A2の調製方法は特に限定されず、既知の方法を用いることができる。例えば、ランダム共重合体である粒子状重合体A2は、上述した単量体を含む単量体組成物を既知の方法で重合することにより得ることができ、また、グラフト共重合体である粒子状重合体A2は、幹部分となる重合体に対して、既知の方法でグラフト部分となる重合体を接ぎ木することで得ることができる。
グラフト共重合体である粒子状重合体A2を調製する場合、幹部分となる重合体に対してグラフト部分を接ぎ木する方法は特に限定されず、幹部分となる重合体上に上述した単量体を含む単量体組成物を重合させる方法や、幹部分となる重合体に上述した単量体を含む単量体組成物を重合させて得られるマクロマーを結合させる方法が挙げられる。そして、グラフト共重合体である粒子状重合体A2の幹部分となる重合体は、上述した単量体を含む単量体組成物を人工的に重合することにより調製した重合体であってもよいし、天然ゴムであってもよい。中でも、電極のピール強度並びに二次電池のサイクル特性およびレート特性を更に向上させる観点からは、幹部分となる重合体は天然ゴムからなることが好ましい。即ち、粒子状重合体A2は、天然ゴムへのグラフト重合により調製されるグラフト共重合体であることが好ましい。[[Method for preparing particulate polymer A2]]
The method for preparing the particulate polymer A2 is not particularly limited, and a known method can be used. For example, the particulate polymer A2, which is a random copolymer, can be obtained by polymerizing a monomer composition containing the above-mentioned monomer by a known method, and particles which are graft copolymers. The state polymer A2 can be obtained by grafting a polymer to be a graft portion to a polymer to be a trunk portion by a known method.
When the particulate polymer A2, which is a graft copolymer, is prepared, the method of grafting the graft portion to the polymer to be the trunk portion is not particularly limited, and the above-mentioned monomer is placed on the polymer to be the trunk portion. Examples thereof include a method of polymerizing a monomer composition containing the above-mentioned monomer and a method of binding a macromer obtained by polymerizing the above-mentioned monomer composition containing a monomer to a polymer serving as a trunk portion. The polymer that becomes the trunk portion of the particulate polymer A2, which is a graft copolymer, may be a polymer prepared by artificially polymerizing a monomer composition containing the above-mentioned monomer. It may be natural rubber. Above all, from the viewpoint of further improving the peel strength of the electrode and the cycle characteristics and rate characteristics of the secondary battery, it is preferable that the polymer serving as the trunk portion is made of natural rubber. That is, the particulate polymer A2 is preferably a graft copolymer prepared by graft polymerization on natural rubber.
なお、単量体組成物を人工的に重合することにより粒子状重合体A2またはその幹部分となる重合体等を調製する場合には、単量体組成物中の各単量体の割合は、通常、所望の重合体における各単量体単位の割合と同様とする。そして、これらの重合体の重合様式は、特に限定はされず、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法を用いてもよい。また、重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などの付加重合を用いることができる。そして、重合に使用される乳化剤、分散剤、重合開始剤、重合助剤などは、一般に用いられるものを使用することができ、その使用量も、一般に使用される量とすることができる。 When the particulate polymer A2 or a polymer serving as a trunk portion thereof is prepared by artificially polymerizing the monomer composition, the ratio of each monomer in the monomer composition is , Usually the same as the ratio of each monomer unit in the desired polymer. The polymerization mode of these polymers is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a massive polymerization method, or an emulsion polymerization method may be used. Further, as the polymerization reaction, addition polymerization such as ionic polymerization, radical polymerization and living radical polymerization can be used. As the emulsifier, dispersant, polymerization initiator, polymerization aid and the like used for the polymerization, those generally used can be used, and the amount used can also be the amount generally used.
<粒子状重合体B>
粒子状重合体Bは、バインダー組成物を用いて調製した非水系二次電池電極用スラリー組成物を使用して集電体上に電極合材層を形成することにより製造した電極において、電極合材層に含まれる成分が電極合材層から脱離しないように保持する(即ち、上述した粒子状重合体A1または粒子状重合体A2と共に結着材として機能する)。<Particulate polymer B>
The particulate polymer B is used in an electrode produced by forming an electrode mixture layer on a current collector using a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode prepared by using a binder composition. The components contained in the material layer are held so as not to be detached from the electrode mixture layer (that is, they function as a binder together with the above-mentioned particulate polymer A1 or particulate polymer A2).
[粒子状重合体Bの組成]
粒子状重合体Bの組成は特に限定されないが、粒子状重合体Bは、繰り返し単位として脂肪族共役ジエン単量体単位を含有することが好ましい。このように脂肪族共役ジエン単量体単位を含有する粒子状重合体Bは、任意に、芳香族ビニル単量体単位と、脂肪族共役ジエン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位(以下、「任意の単量体単位」ということがある。)との少なくとも一方を更に含有する。なお、粒子状重合体Bは、脂肪族共役ジエン単量体単位と芳香族ビニル単量体単位とを含有することが好ましい。[Composition of Particulate Polymer B]
The composition of the particulate polymer B is not particularly limited, but the particulate polymer B preferably contains an aliphatic conjugated diene monomer unit as a repeating unit. As described above, the particulate polymer B containing the aliphatic conjugated diene monomer unit is optionally other than the aromatic vinyl monomer unit, the aliphatic conjugated diene monomer unit and the aromatic vinyl monomer unit. Further contains at least one of the above-mentioned monomer units (hereinafter, may be referred to as “arbitrary monomer units”). The particulate polymer B preferably contains an aliphatic conjugated diene monomer unit and an aromatic vinyl monomer unit.
[[脂肪族共役ジエン単量体単位]]
ここで、粒子状重合体Bの脂肪族共役ジエン単量体単位を形成し得る脂肪族共役ジエン単量体としては、上述した粒子状重合体Aの脂肪族共役ジエン単量体単位を形成し得る脂肪族共役ジエン単量体と同様のものが挙げられる。中でも、粒子状重合体Bの脂肪族共役ジエン単量体単位を形成する脂肪族共役ジエン単量体としては、1,3−ブタジエンおよびイソプレンが好ましく、1,3−ブタジエンがより好ましい。なお、脂肪族共役ジエン単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。[[Aliphatic conjugated diene monomer unit]]
Here, as the aliphatic conjugated diene monomer capable of forming the aliphatic conjugated diene monomer unit of the particulate polymer B, the aliphatic conjugated diene monomer unit of the particulate polymer A described above is formed. Examples thereof include the same as the aliphatic conjugated diene monomer obtained. Among them, 1,3-butadiene and isoprene are preferable, and 1,3-butadiene is more preferable as the aliphatic conjugated diene monomer forming the aliphatic conjugated diene monomer unit of the particulate polymer B. As the aliphatic conjugated diene monomer, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
そして、粒子状重合体B中の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合は、粒子状重合体B中の全繰り返し単位の量を100質量%とした場合に、20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることが更に好ましく、60質量%以下であることが好ましく、55質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることが更に好ましい。脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合を上記範囲の下限値以上とすれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させることができ、上記範囲の上限値以下とすることで、バインダー組成物を用いて作製した電極を備える二次電池のサイクル特性を更に向上させることができる。 The ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit in the particulate polymer B is 20% by mass or more when the amount of all the repeating units in the particulate polymer B is 100% by mass. It is preferably 25% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, preferably 60% by mass or less, more preferably 55% by mass or less, and 50% by mass or less. It is more preferable to have. When the content ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit is set to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the peel strength of the electrode prepared by using the binder composition can be further improved, and is set to be equal to or lower than the upper limit of the above range. This makes it possible to further improve the cycle characteristics of the secondary battery provided with the electrodes produced by using the binder composition.
[[芳香族ビニル単量体単位]]
ここで、粒子状重合体Bの芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、上述した粒子状重合体A1のその他の単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体と同様のものが挙げられる。中でも、粒子状重合体Bの芳香族ビニル単量体単位を形成する芳香族ビニル単量体としては、スチレンおよびスチレンスルホン酸塩が好ましく、スチレンがより好ましい。なお、芳香族ビニル単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。[[Aromatic vinyl monomer unit]]
Here, as the aromatic vinyl monomer capable of forming the aromatic vinyl monomer unit of the particulate polymer B, the aromatic vinyl capable of forming the other monomer unit of the particulate polymer A1 described above The same as the monomer can be mentioned. Among them, styrene and styrene sulfonate are preferable, and styrene is more preferable, as the aromatic vinyl monomer forming the aromatic vinyl monomer unit of the particulate polymer B. As the aromatic vinyl monomer, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
そして、粒子状重合体B中の芳香族ビニル単量体単位の割合は、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましく、70質量%以下であることが好ましく、68質量%以下であることがより好ましく、65質量%以下であることが更に好ましい。芳香族ビニル単量体単位の含有割合を上記範囲の下限値以上とすれば、バインダー組成物を用いて作製した電極を備える二次電池のサイクル特性を更に向上させることができ、上記範囲の上限値以下とすれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させることができる。 The ratio of the aromatic vinyl monomer unit in the particulate polymer B is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and further preferably 20% by mass or more. It is preferably 70% by mass or less, more preferably 68% by mass or less, and further preferably 65% by mass or less. When the content ratio of the aromatic vinyl monomer unit is set to be equal to or higher than the lower limit of the above range, the cycle characteristics of the secondary battery provided with the electrode produced by using the binder composition can be further improved, and the upper limit of the above range can be further improved. When it is less than the value, the peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be further improved.
[[任意の単量体単位]]
粒子状重合体Bが含有し得る、上述した脂肪族共役ジエン単量体単位および芳香族ビニル単量体単位以外の任意の単量体単位としては、特に限定されることなく、上述した脂肪族共役ジエン単量体および芳香族ビニル単量体と共重合可能な既知の単量体に由来する繰り返し単位が挙げられる。具体的には、任意の単量体単位としては、特に限定されることなく、例えば親水性基含有単量体単位、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、などが挙げられる。
なお、これらの単量体は一種単独で、または、2種以上を組み合わせて用いることができる。[[Any monomer unit]]
Any monomer unit other than the above-mentioned aliphatic conjugated diene monomer unit and aromatic vinyl monomer unit that can be contained in the particulate polymer B is not particularly limited, and the above-mentioned aliphatic monomer unit is not particularly limited. Repeat units derived from known monomers copolymerizable with conjugated diene monomers and aromatic vinyl monomers. Specifically, the arbitrary monomer unit is not particularly limited, and examples thereof include a hydrophilic group-containing monomer unit and a (meth) acrylic acid ester monomer unit.
In addition, these monomers can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
ここで、粒子状重合体Bの親水性基含有単量体単位および(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る親水性基含有単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、上述した粒子状重合体A1のカルボン酸基含有単量体単位を形成し得るカルボン酸基含有単量体およびその他の単量体単位を形成し得るカルボン酸基含有単量体以外の親水性基含有単量体、並びに、上述した粒子状重合体A1の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体と同様のものが挙げられる。中でも、粒子状重合体Bの親水性基含有単量体単位を形成する親水性基含有単量体としては、カルボン酸基含有単量体および水酸基含有単量体が好ましい。そして、カルボン酸基含有単量体としては、イタコン酸が好ましく、水酸基含有単量体としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート(アクリル酸−2−ヒドロキシエチル)が好ましい。そして、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、メチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートが好ましい。 Here, as the hydrophilic group-containing monomer and the (meth) acrylic acid ester monomer capable of forming the hydrophilic group-containing monomer unit and the (meth) acrylic acid ester monomer unit of the particulate polymer B. Is hydrophilic other than the carboxylic acid group-containing monomer capable of forming the carboxylic acid group-containing monomer unit of the particulate polymer A1 and the carboxylic acid group-containing monomer capable of forming other monomer units. Examples thereof include a sex group-containing monomer and the same as the (meth) acrylic acid ester monomer capable of forming the (meth) acrylic acid ester monomer unit of the particulate polymer A1 described above. Among them, the carboxylic acid group-containing monomer and the hydroxyl group-containing monomer are preferable as the hydrophilic group-containing monomer forming the hydrophilic group-containing monomer unit of the particulate polymer B. The carboxylic acid group-containing monomer is preferably itaconic acid, and the hydroxyl group-containing monomer is preferably 2-hydroxyethyl acrylate (-2-hydroxyethyl acrylate). As the (meth) acrylic acid ester monomer capable of forming the (meth) acrylic acid ester monomer unit, methyl methacrylate and 2-ethylhexyl acrylate are preferable.
そして、粒子状重合体Bの任意の単量体単位の含有割合は、好ましくは0質量%以上10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。 The content ratio of any monomer unit of the particulate polymer B is preferably 0% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less.
[体積平均粒子径]
粒子状重合体Bの体積平均粒子径は、0.01μm以上0.6μm未満であることが必要であり、0.05μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましく、0.5μm以下であることが好ましく、0.4μm以下であることがより好ましく、0.3μm以下であることが更に好ましい。粒子状重合体Bの体積平均粒子径が0.01μm以上であれば、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性が低下するのを抑制することができる。また、粒子状重合体Bの体積平均粒子径が0.6μm未満であれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を十分に向上させることができると共に、当該電極を備える二次電池のサイクル特性およびレート特性を十分に向上させることができる。
なお、粒子状重合体Bの体積平均粒子径は、乳化剤の使用量などの重合条件を変更することにより調整することができる。[Volume average particle size]
The volume average particle size of the particulate polymer B needs to be 0.01 μm or more and less than 0.6 μm, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and 0. It is preferably 5.5 μm or less, more preferably 0.4 μm or less, and even more preferably 0.3 μm or less. When the volume average particle diameter of the particulate polymer B is 0.01 μm or more, it is possible to suppress the deterioration of the stability of the slurry composition containing the binder composition. Further, when the volume average particle diameter of the particulate polymer B is less than 0.6 μm, the peel strength of the electrode produced by using the binder composition can be sufficiently improved, and the secondary battery provided with the electrode can be sufficiently improved. The cycle characteristics and rate characteristics of the above can be sufficiently improved.
The volume average particle size of the particulate polymer B can be adjusted by changing the polymerization conditions such as the amount of the emulsifier used.
[粒子状重合体Bの調製方法]
なお、上述した組成を有する粒子状重合体Bは、特に限定されることなく、上述した単量体を含む単量体組成物を重合することにより調製することができる。ここで、単量体組成物中の各単量体の割合は、通常、所望の重合体における各単量体単位の割合と同様とする。そして、粒子状重合体Bの重合様式は、特に限定はされず、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法を用いてもよい。また、重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などの付加重合を用いることができる。そして、重合に使用される乳化剤、分散剤、重合開始剤、重合助剤などは、一般に用いられるものを使用することができ、その使用量も、一般に使用される量とすることができる。[Method for preparing particulate polymer B]
The particulate polymer B having the above-mentioned composition is not particularly limited, and can be prepared by polymerizing the above-mentioned monomer-containing monomer composition. Here, the ratio of each monomer in the monomer composition is usually the same as the ratio of each monomer unit in the desired polymer. The polymerization mode of the particulate polymer B is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a massive polymerization method, or an emulsion polymerization method may be used. Further, as the polymerization reaction, addition polymerization such as ionic polymerization, radical polymerization and living radical polymerization can be used. As the emulsifier, dispersant, polymerization initiator, polymerization aid and the like used for the polymerization, those generally used can be used, and the amount used can also be the amount generally used.
<粒子状重合体の含有割合>
そして、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物中の粒子状重合体A(粒子状重合体A1または粒子状重合体A2)の含有量は、粒子状重合体Aと粒子状重合体Bとの合計含有量の50質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、90質量%以下であることが好ましく、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることが更に好ましい。粒子状重合体Aと粒子状重合体Bとの合計含有量に対する粒子状重合体Aの含有量の割合が上記範囲の下限値以上であれば、バインダー組成物を用いて作製した電極のピール強度を更に向上させることができる。また、粒子状重合体Aの含有量の割合が上記範囲の上限値以下であれば、バインダー組成物を含むスラリー組成物の安定性が低下するのを抑制することができる。
なお、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、上述した粒子状重合体Aおよび粒子状重合体B以外の任意の重合体を結着材として含有していてもよい。<Content ratio of particulate polymer>
The content of the particulate polymer A (particle-like polymer A1 or particle-like polymer A2) in the binder composition for the non-aqueous secondary battery electrode of the present invention is the particle-like polymer A and the particle-like polymer. The total content with B is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, and 80% by mass. It is more preferably mass% or less. When the ratio of the content of the particulate polymer A to the total content of the particulate polymer A and the particulate polymer B is equal to or higher than the lower limit of the above range, the peel strength of the electrode produced by using the binder composition Can be further improved. Further, when the ratio of the content of the particulate polymer A is not more than the upper limit of the above range, it is possible to suppress the deterioration of the stability of the slurry composition containing the binder composition.
The binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention may contain any polymer other than the above-mentioned particulate polymer A and particulate polymer B as a binder.
<分散媒>
本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物が含有する分散媒としては、特に限定されることなく、水が挙げられる。なお、分散媒は、任意の化合物の水溶液や、少量の有機溶媒と水との混合溶液であってもよい。<Dispersion medium>
The dispersion medium contained in the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include water. The dispersion medium may be an aqueous solution of an arbitrary compound or a mixed solution of a small amount of an organic solvent and water.
<その他の成分>
本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、上記成分の他に、補強材、レベリング剤、粘度調整剤、電解液添加剤等の成分を含有していてもよい。これらは、電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られず、公知のもの、例えば国際公開第2012/115096号に記載のものを使用することができる。また、これらの成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。<Other ingredients>
In addition to the above components, the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention may contain components such as a reinforcing material, a leveling agent, a viscosity modifier, and an electrolyte solution additive. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction, and known ones, for example, those described in International Publication No. 2012/115096 can be used. In addition, one of these components may be used alone, or two or more of these components may be used in combination at any ratio.
<バインダー組成物の調製方法>
そして、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、特に限定されることなく、例えば、重合して得られる粒子状重合体Aを含む分散液をそのままバインダー組成物としてしてもよいし、粒子状重合体Aを含む分散液に対して、任意成分である粒子状重合体Bを含む分散液および上述したその他の成分を添加して混合し、バインダー組成物としてもよい。なお、粒子状重合体の分散液を用いてバインダー組成物を調製する場合には、分散液が含有している液分をそのままバインダー組成物の分散媒として利用してもよい。<Preparation method of binder composition>
The binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention is not particularly limited, and for example, a dispersion liquid containing the particulate polymer A obtained by polymerization may be used as it is as the binder composition. Then, the dispersion liquid containing the particulate polymer B as an optional component and the other components described above may be added and mixed with the dispersion liquid containing the particulate polymer A to obtain a binder composition. When the binder composition is prepared using the dispersion liquid of the particulate polymer, the liquid component contained in the dispersion liquid may be used as it is as the dispersion medium of the binder composition.
(非水系二次電池電極用スラリー組成物)
本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物は、電極活物質と、上述したバインダー組成物とを含み、任意にその他の成分を更に含有する。即ち、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物は、通常、電極活物質と、上述した粒子状重合体A1または粒子状重合体A2と、分散媒とを含有し、任意に、粒子状重合体B、導電材およびその他の成分を更に含有する。そして、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物は、上述したバインダー組成物を含んでいるので、電極の電極合材層の形成に用いた際に、電極活物質同士および電極活物質と集電体とを良好に結着させることができる。従って、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物を使用すれば、ピール強度に優れる電極が得られる。また、上記バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いて形成した電極を使用すれば、非水系二次電池に優れた電池特性、特にはサイクル特性を発揮させることができる。また、粒子状重合体A2を含むバインダー組成物を使用した場合は、非水系二次電池に優れたレート特性を発揮させることも可能となる。
なお、以下では、一例として非水系二次電池電極用スラリー組成物がリチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物である場合について説明するが、本発明は下記の一例に限定されるものではない。(Slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes)
The slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention contains an electrode active material and the above-mentioned binder composition, and optionally further contains other components. That is, the slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention usually contains an electrode active material, the above-mentioned particulate polymer A1 or particulate polymer A2, and a dispersion medium, and optionally contains particles. It further contains a state polymer B, a conductive material and other components. Since the slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention contains the above-mentioned binder composition, when used for forming the electrode mixture layer of the electrode, the electrode active materials and the electrode active material are used. And the current collector can be well bound. Therefore, if the slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention is used, an electrode having excellent peel strength can be obtained. Further, if an electrode formed by using the slurry composition containing the binder composition is used, excellent battery characteristics, particularly cycle characteristics, can be exhibited in the non-aqueous secondary battery. Further, when the binder composition containing the particulate polymer A2 is used, it is possible to make the non-aqueous secondary battery exhibit excellent rate characteristics.
In the following, a case where the slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode is a slurry composition for a lithium ion secondary battery negative electrode will be described as an example, but the present invention is not limited to the following example.
<電極活物質>
電極活物質は、二次電池の電極において電子の受け渡しをする物質である。そして、リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、通常は、リチウムを吸蔵および放出し得る物質を用いる。<Electrode active material>
The electrode active material is a substance that transfers electrons at the electrodes of a secondary battery. Then, as the negative electrode active material for the lithium ion secondary battery, a substance capable of storing and releasing lithium is usually used.
具体的には、リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、例えば、炭素系負極活物質、金属系負極活物質、およびこれらを組み合わせた負極活物質などが挙げられる。 Specifically, examples of the negative electrode active material for a lithium ion secondary battery include a carbon-based negative electrode active material, a metal-based negative electrode active material, and a negative electrode active material combining these.
ここで、炭素系負極活物質とは、リチウムを挿入(「ドープ」ともいう。)可能な、炭素を主骨格とする活物質をいい、炭素系負極活物質としては、例えば炭素質材料と黒鉛質材料とが挙げられる。 Here, the carbon-based negative electrode active material refers to an active material having carbon as a main skeleton into which lithium can be inserted (also referred to as “dope”), and examples of the carbon-based negative electrode active material include carbonaceous materials and graphite. Quality material is mentioned.
そして、炭素質材料としては、例えば、易黒鉛性炭素や、ガラス状炭素に代表される非晶質構造に近い構造を持つ難黒鉛性炭素などが挙げられる。
ここで、易黒鉛性炭素としては、例えば、石油または石炭から得られるタールピッチを原料とした炭素材料が挙げられる。具体例を挙げると、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維などが挙げられる。
また、難黒鉛性炭素としては、例えば、フェノール樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成体(PFA)、ハードカーボンなどが挙げられる。Examples of the carbonaceous material include easy-to-graphite carbon and non-graphitable carbon having a structure close to an amorphous structure typified by glassy carbon.
Here, as the easy-to-graphite carbon, for example, a carbon material made from tar pitch obtained from petroleum or coal can be mentioned. Specific examples include coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch carbon fibers, and pyrolysis vapor phase grown carbon fibers.
Examples of non-graphitizable carbon include calcined phenolic resin, polyacrylonitrile-based carbon fiber, pseudoisotropic carbon, calcined furfuryl alcohol resin (PFA), and hard carbon.
更に、黒鉛質材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などが挙げられる。
ここで、人造黒鉛としては、例えば、易黒鉛性炭素を含んだ炭素を主に2800℃以上で熱処理した人造黒鉛、MCMBを2000℃以上で熱処理した黒鉛化MCMB、メソフェーズピッチ系炭素繊維を2000℃以上で熱処理した黒鉛化メソフェーズピッチ系炭素繊維などが挙げられる。Further, as the graphitic material, for example, natural graphite, artificial graphite and the like can be mentioned.
Here, as the artificial graphite, for example, artificial graphite obtained by heat-treating carbon containing easily graphitable carbon mainly at 2800 ° C. or higher, graphitized MCMB obtained by heat-treating MCMB at 2000 ° C. or higher, and mesophase pitch-based carbon fiber at 2000 ° C. Examples thereof include graphitized mesophase-pitch carbon fibers heat-treated as described above.
また、金属系負極活物質とは、金属を含む活物質であり、通常は、リチウムの挿入が可能な元素を構造に含み、リチウムが挿入された場合の単位質量当たりの理論電気容量が500mAh/g以上である活物質をいう。金属系活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金を形成し得る単体金属(例えば、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn、Tiなど)およびその合金、並びに、それらの酸化物、硫化物、窒化物、ケイ化物、炭化物、燐化物などが用いられる。これらの中でも、金属系負極活物質としては、ケイ素を含む活物質(シリコン系負極活物質)が好ましい。シリコン系負極活物質を用いることにより、リチウムイオン二次電池を高容量化することができるからである。 Further, the metal-based negative electrode active material is an active material containing a metal, and usually contains an element into which lithium can be inserted in the structure, and the theoretical electric capacity per unit mass when lithium is inserted is 500 mAh /. An active material having a mass of g or more. Examples of the metal-based active material include lithium metal and elemental metals capable of forming a lithium alloy (for example, Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn. , Sr, Zn, Ti, etc.) and their alloys, and their oxides, sulfides, nitrides, silides, carbides, phosphors, etc. are used. Among these, as the metal-based negative electrode active material, an active material containing silicon (silicon-based negative electrode active material) is preferable. This is because the capacity of the lithium ion secondary battery can be increased by using the silicon-based negative electrode active material.
シリコン系負極活物質としては、例えば、ケイ素(Si)、ケイ素を含む合金、SiO、SiOx、Si含有材料を導電性カーボンで被覆または複合化してなるSi含有材料と導電性カーボンとの複合化物などが挙げられる。なお、これらのシリコン系負極活物質は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類上を組み合わせて用いてもよい。Examples of the silicon-based negative electrode active material include silicon (Si), an alloy containing silicon, SiO, SiO x , and a composite of a Si-containing material obtained by coating or compounding a Si-containing material with conductive carbon and conductive carbon. And so on. As these silicon-based negative electrode active materials, one type may be used alone, or two types may be used in combination.
[電極活物質の性状]
そして、電極活物質は、タップ密度が1.1g/cm3以下であることが好ましく、1.05g/cm3以下であることがより好ましく、1.03g/cm3以下であることが更に好ましい。電極活物質は充放電に伴って膨張および収縮するが、電極活物質のタップ密度を上記上限値以下とすれば、充放電に伴う膨れが生じ難い電極を形成することができる。なお、電極活物質のタップ密度は、通常、0.7g/cm3以上であり、0.75g/cm3以上であることが好ましく、0.8g/cm3以上であることがより好ましい。[Properties of electrode active material]
The tap density of the electrode active material is preferably 1.1 g / cm 3 or less, more preferably 1.05 g / cm 3 or less, and further preferably 1.03 g / cm 3 or less. .. The electrode active material expands and contracts with charge and discharge, but if the tap density of the electrode active material is set to the above upper limit value or less, it is possible to form an electrode in which swelling due to charge and discharge is unlikely to occur. Incidentally, the tap density of the electrode active material is usually at 0.7 g / cm 3 or more, preferably 0.75 g / cm 3 or more, and more preferably 0.8 g / cm 3 or more.
ここで、タップ密度の低い電極活物質は、一般に、微細な凹凸を有するものが多い。そのため、結着材として粒子径の小さい粒子状重合体のみを用いた場合には、タップ密度の低い電極活物質の凹部内に粒子状重合体が入り込んでしまい、電極活物質を良好に結着させることができない虞がある。一方で、結着材として粒子径の大きい粒子状重合体のみを用いた場合には、電極活物質と粒子状重合体との接触面積が減少してしまい、電極活物質を良好に結着させることができない虞がある。そこで、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物において、粒子状重合体Aに加えて、比較的体積平均粒子径が小さい粒子状重合体Bを用いれば、タップ密度の低い電極活物質を使用した場合であっても、十分にピール強度に優れる電極を形成することができる。 Here, the electrode active material having a low tap density generally has fine irregularities. Therefore, when only a particulate polymer having a small particle size is used as the binder, the particulate polymer gets into the recesses of the electrode active material having a low tap density, and the electrode active material is bound well. It may not be possible to make it. On the other hand, when only a particulate polymer having a large particle size is used as the binder, the contact area between the electrode active material and the particulate polymer is reduced, and the electrode active material is bound well. It may not be possible. Therefore, in the slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention, if a particulate polymer B having a relatively small volume average particle diameter is used in addition to the particulate polymer A, an electrode active material having a low tap density is used. Even when the above is used, it is possible to form an electrode having sufficiently excellent peel strength.
<バインダー組成物>
バインダー組成物としては、上述した粒子状重合体A1または粒子状重合体A2を含む非水系二次電池電極用バインダー組成物を用いることができる。
なお、バインダー組成物の配合量は、特に限定されることなく、例えば電極活物質100質量部当たり、固形分換算で、粒子状重合体Aの量(バインダー組成物が更に粒子状重合体Bを含む場合は、粒子状重合体Aおよび粒子状重合体Bの合計量)が0.5質量部以上4.0質量部以下となる量とすることができる。<Binder composition>
As the binder composition, a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode containing the above-mentioned particulate polymer A1 or particulate polymer A2 can be used.
The blending amount of the binder composition is not particularly limited, and for example, the amount of the particulate polymer A per 100 parts by mass of the electrode active material in terms of solid content (the binder composition further comprises the particulate polymer B). When it is contained, the amount (total amount of the particulate polymer A and the particulate polymer B) can be 0.5 parts by mass or more and 4.0 parts by mass or less.
<導電材>
導電材は、電極合材層中で電極活物質同士の電気的接触を確保するためのものである。そして、本発明のスラリー組成物に用いる導電材としては、特に限定されることなく、既知の導電材を用いることができる。具体的には、導電材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンフレーク、炭素超短繊維(例えば、カーボンナノチューブや気相成長炭素繊維など)等の導電性炭素材料;各種金属のファイバー、箔などを用いることができる。これらの中でも、二次電池の電池容量を維持しつつレート特性を十分に向上させる観点からは、導電材として、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、又はファーネスブラックを用いることが好ましい。
なお、導電材の配合量は、特に限定されることなく、例えば電極活物質100質量部当たり、0.1質量部以上10質量部以下である。<Conductive material>
The conductive material is for ensuring electrical contact between the electrode active materials in the electrode mixture layer. The conductive material used in the slurry composition of the present invention is not particularly limited, and a known conductive material can be used. Specifically, the conductive material includes acetylene black, Ketjen black (registered trademark), furnace black, graphite, carbon fiber, carbon flakes, carbon ultrashort fibers (for example, carbon nanotubes and vapor-grown carbon fibers), etc. Conductive carbon material; various metal fibers, foils and the like can be used. Among these, from the viewpoint of sufficiently improving the rate characteristics while maintaining the battery capacity of the secondary battery, it is preferable to use acetylene black, ketjen black, or furnace black as the conductive material.
The blending amount of the conductive material is not particularly limited, and is, for example, 0.1 part by mass or more and 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the electrode active material.
<その他の成分>
スラリー組成物に配合し得るその他の成分としては、特に限定することなく、本発明のバインダー組成物に配合し得るその他の成分と同様のものが挙げられる。なお、その他の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。<Other ingredients>
Other components that can be blended in the slurry composition include, without particular limitation, the same components as those that can be blended in the binder composition of the present invention. As for other components, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
<スラリー組成物の調製>
上述したスラリー組成物は、上記各成分を水などの分散媒中に分散または溶解させることにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上記各成分と分散媒とを混合することにより、スラリー組成物を調製することができる。なお、上記各成分と分散媒との混合は、通常、室温〜80℃の範囲で、10分〜数時間行うことができる。また、スラリー組成物の調製に用いる分散媒としては、バインダー組成物と同様のものを用いることができる。そして、スラリー組成物の調製に用いる分散媒には、バインダー組成物が含有していた分散媒も含まれ得る。<Preparation of slurry composition>
The above-mentioned slurry composition can be prepared by dispersing or dissolving each of the above-mentioned components in a dispersion medium such as water. Specifically, the above components and the dispersion medium are mixed using a mixer such as a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a grinder, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a planetary mixer, and a fill mix. Allows the slurry composition to be prepared. The mixing of each of the above components with the dispersion medium can usually be carried out in the range of room temperature to 80 ° C. for 10 minutes to several hours. Further, as the dispersion medium used for preparing the slurry composition, the same dispersion medium as the binder composition can be used. The dispersion medium used for preparing the slurry composition may also include the dispersion medium contained in the binder composition.
(非水系二次電池用電極)
本発明の非水系二次電池用電極は、上記非水系二次電池電極用スラリー組成物を用いて形成された電極合材層を備えるものであり、通常は、集電体と、集電体上に形成された電極合材層とを有している。そして、電極合材層には、少なくとも、電極活物質と、粒子状重合体A1または粒子状重合体A2に由来する重合体とが含有されている。なお、電極合材層中に含まれている各成分は、上記非水系二次電池電極用スラリー組成物中に含まれていたものであり、それら各成分の好適な存在比は、スラリー組成物中の各成分の好適な存在比と同じである。また、粒子状重合体Aおよび粒子状重合体Bは、スラリー組成物中では粒子形状で存在するが、スラリー組成物を用いて形成された電極合材層中では、粒子形状であってもよいし、その他の任意の形状であってもよい。(Electrodes for non-aqueous secondary batteries)
The electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention includes an electrode mixture layer formed by using the above-mentioned slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode, and is usually a current collector and a current collector. It has an electrode mixture layer formed on the top. The electrode mixture layer contains at least an electrode active material and a polymer derived from the particulate polymer A1 or the particulate polymer A2. Each component contained in the electrode mixture layer was contained in the above-mentioned slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode, and a suitable abundance ratio of each component is the slurry composition. It is the same as the preferable abundance ratio of each component in. Further, the particulate polymer A and the particulate polymer B are present in the particle shape in the slurry composition, but may be in the particle shape in the electrode mixture layer formed by using the slurry composition. However, it may have any other shape.
そして、本発明の非水系二次電池用電極では、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物を含むスラリー組成物を使用しているので、電極合材層と集電体とが良好に結着する。従って、本発明の非水系二次電池用電極はピール強度に優れている。また、本発明の非水系二次電池用電極は、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物を含むスラリー組成物を使用して形成しているので、当該電極を使用すれば、サイクル特性等の電池特性に優れる二次電池が得られる。また、粒子状重合体A2を含むバインダー組成物を使用した場合は、非水系二次電池に優れたレート特性を発揮させることも可能となる。 Since the electrode for the non-aqueous secondary battery of the present invention uses the slurry composition containing the binder composition for the non-aqueous secondary battery electrode of the present invention, the electrode mixture layer and the current collector are good. To bind to. Therefore, the electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention has excellent peel strength. Further, since the electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention is formed by using a slurry composition containing the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention, if the electrode is used, a cycle can be obtained. A secondary battery having excellent battery characteristics such as characteristics can be obtained. Further, when the binder composition containing the particulate polymer A2 is used, it is possible to make the non-aqueous secondary battery exhibit excellent rate characteristics.
<電極の製造方法>
なお、本発明の非水系二次電池用電極は、例えば、上述したスラリー組成物を集電体上に塗布する工程(塗布工程)と、集電体上に塗布されたスラリー組成物を乾燥して集電体上に電極合材層を形成する工程(乾燥工程)とを経て製造される。<Method of manufacturing electrodes>
In the electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention, for example, the above-mentioned slurry composition is applied onto the current collector (coating step) and the slurry composition applied onto the current collector is dried. It is manufactured through a step of forming an electrode mixture layer on a current collector (drying step).
[塗布工程]
上記スラリー組成物を集電体上に塗布する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などを用いることができる。この際、スラリー組成物を集電体の片面だけに塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。塗布後乾燥前の集電体上のスラリー膜の厚みは、乾燥して得られる電極合材層の厚みに応じて適宜に設定しうる。[Applying process]
The method for applying the slurry composition onto the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Specifically, as the coating method, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method and the like can be used. At this time, the slurry composition may be applied to only one side of the current collector, or may be applied to both sides. The thickness of the slurry film on the current collector after application and before drying can be appropriately set according to the thickness of the electrode mixture layer obtained by drying.
ここで、スラリー組成物を塗布する集電体としては、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料が用いられる。具体的には、集電体としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などからなる集電体を用い得る。なお、前記の材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。 Here, as the current collector to which the slurry composition is applied, a material having electrical conductivity and which is electrochemically durable is used. Specifically, as the current collector, for example, a current collector made of iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, platinum or the like can be used. In addition, one kind of the said material may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at an arbitrary ratio.
[乾燥工程]
集電体上のスラリー組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥法、真空乾燥法、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。このように集電体上のスラリー組成物を乾燥することで、集電体上に電極合材層を形成し、集電体と電極合材層とを備える二次電池用電極を得ることができる。[Drying process]
The method for drying the slurry composition on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used, for example, a drying method using warm air, hot air, low humidity air, a vacuum drying method, infrared rays, an electron beam, or the like. A drying method by irradiation can be mentioned. By drying the slurry composition on the current collector in this way, an electrode mixture layer can be formed on the current collector, and an electrode for a secondary battery having the current collector and the electrode mixture layer can be obtained. it can.
なお、乾燥工程の後、金型プレスまたはロールプレスなどを用い、電極合材層に加圧処理を施してもよい。加圧処理により、電極合材層と集電体との密着性を向上させることができる。また、電極合材層が硬化性の重合体を含む場合は、電極合材層の形成後に前記重合体を硬化させることが好ましい。 After the drying step, the electrode mixture layer may be pressure-treated by using a die press or a roll press. By the pressurizing treatment, the adhesion between the electrode mixture layer and the current collector can be improved. When the electrode mixture layer contains a curable polymer, it is preferable to cure the polymer after the electrode mixture layer is formed.
(非水系二次電池)
本発明の非水系二次電池は、正極と、負極と、電解液と、セパレータとを備え、正極および負極の少なくとも一方として本発明の非水系二次電池用電極を用いたものである。そして、本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用電極を備えているので、サイクル特性等の電池特性に優れている。また、粒子状重合体A2を含むバインダー組成物を使用した場合は、非水系二次電池に優れたレート特性を発揮させることも可能となる。
なお、本発明の二次電池は、本発明の二次電池用電極を負極として用いたものであることが好ましい。また、以下では、一例として二次電池がリチウムイオン二次電池である場合について説明するが、本発明は下記の一例に限定されるものではない。(Non-aqueous secondary battery)
The non-aqueous secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator, and uses the electrode for the non-aqueous secondary battery of the present invention as at least one of the positive electrode and the negative electrode. Since the non-aqueous secondary battery of the present invention includes the electrode for the non-aqueous secondary battery of the present invention, it is excellent in battery characteristics such as cycle characteristics. Further, when the binder composition containing the particulate polymer A2 is used, it is possible to make the non-aqueous secondary battery exhibit excellent rate characteristics.
The secondary battery of the present invention preferably uses the electrode for the secondary battery of the present invention as a negative electrode. Further, in the following, a case where the secondary battery is a lithium ion secondary battery will be described as an example, but the present invention is not limited to the following example.
<電極>
上述のように、本発明の非水系二次電池用電極が、正極および負極の少なくとも一方として用いられる。即ち、リチウムイオン二次電池の正極が本発明の電極であり負極が他の既知の負極であってもよく、リチウムイオン二次電池の負極が本発明の電極であり正極が他の既知の正極であってもよく、そして、リチウムイオン二次電池の正極および負極の両方が本発明の電極であってもよい。
なお、本発明の非水系二次電池用電極以外の既知の電極としては、既知の製造方法を用いて集電体上に電極合材層を形成してなる電極を用いることができる。<Electrode>
As described above, the electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention is used as at least one of a positive electrode and a negative electrode. That is, the positive electrode of the lithium ion secondary battery may be the electrode of the present invention and the negative electrode may be another known negative electrode, the negative electrode of the lithium ion secondary battery is the electrode of the present invention, and the positive electrode is another known positive electrode. And both the positive and negative electrodes of the lithium ion secondary battery may be the electrodes of the present invention.
As a known electrode other than the electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention, an electrode formed by forming an electrode mixture layer on a current collector using a known manufacturing method can be used.
<電解液>
電解液としては、通常、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。リチウムイオン二次電池の支持電解質としては、例えば、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlCl4、LiClO4、CF3SO3Li、C4F9SO3Li、CF3COOLi、(CF3CO)2NLi、(CF3SO2)2NLi、(C2F5SO2)NLiなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、LiPF6、LiClO4、CF3SO3Liが好ましく、LiPF6が特に好ましい。なお、電解質は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。<Electrolytic solution>
As the electrolytic solution, an organic electrolytic solution in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is usually used. As the supporting electrolyte of the lithium ion secondary battery, for example, a lithium salt is used. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi. , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi and the like. Among them, LiPF 6 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li are preferable, and LiPF 6 is particularly preferable because they are easily dissolved in a solvent and show a high degree of dissociation. One type of electrolyte may be used alone, or two or more types may be used in combination at any ratio. Normally, the more the supporting electrolyte with a higher dissociation degree is used, the higher the lithium ion conductivity tends to be. Therefore, the lithium ion conductivity can be adjusted depending on the type of the supporting electrolyte.
電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等のカーボネート類;γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類;などが好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いので、カーボネート類を用いることが好ましい。
なお、電解液中の電解質の濃度は適宜調整することができ、例えば0.5〜15質量%することが好ましく、2〜13質量%とすることがより好ましく、5〜10質量%とすることが更に好ましい。また、電解液には、既知の添加剤、例えばビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、エチルメチルスルホンなどを添加することができる。The organic solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte, and for example, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), and the like. Carbonates such as butylene carbonate (BC) and ethyl methyl carbonate (EMC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide. Kind; etc. are preferably used. Further, a mixed solution of these solvents may be used. Above all, it is preferable to use carbonates because the dielectric constant is high and the stable potential region is wide.
The concentration of the electrolyte in the electrolytic solution can be appropriately adjusted, for example, preferably 0.5 to 15% by mass, more preferably 2 to 13% by mass, and 5 to 10% by mass. Is more preferable. In addition, known additives such as vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate, and ethyl methyl sulfone can be added to the electrolytic solution.
<セパレータ>
セパレータとしては、特に限定されることなく、例えば特開2012−204303号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。<Separator>
The separator is not particularly limited, and for example, the separator described in JP2012-204303 can be used. Among these, the film thickness of the entire separator can be reduced, and as a result, the ratio of the electrode active material in the secondary battery can be increased and the capacity per volume can be increased. A microporous membrane made of a resin (polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride) is preferable.
<二次電池の製造方法>
本発明の二次電池は、例えば、正極と、負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することにより製造することができる。二次電池の内部の圧力上昇、過充放電等の発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、PTC素子等の過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。二次電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。<Manufacturing method of secondary battery>
In the secondary battery of the present invention, for example, a positive electrode and a negative electrode are overlapped with each other via a separator, and if necessary, the secondary battery is put into a battery container by winding or folding according to the battery shape, and electrolyzed into the battery container. It can be manufactured by injecting a liquid and sealing it. In order to prevent the internal pressure rise, overcharge / discharge, and the like inside the secondary battery, an overcurrent prevention element such as a fuse and a PTC element, an expanded metal, a lead plate, and the like may be provided, if necessary. The shape of the secondary battery may be, for example, a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical type, a square type, a flat type, or the like.
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」および「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
そして、実施例および比較例において、各種重合体の体積平均粒子径、粒子状重合体の電解液膨潤度、負極活物質のタップ密度、スラリー組成物の安定性、負極のピール強度、並びに、二次電池のサイクル特性およびレート特性は、下記の方法で測定および評価した。Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following description, "%" and "part" representing quantities are based on mass unless otherwise specified.
Then, in Examples and Comparative Examples, the volume average particle diameter of various polymers, the swelling degree of the electrolytic solution of the particulate polymer, the tap density of the negative electrode active material, the stability of the slurry composition, the peel strength of the negative electrode, and the second. The cycle characteristics and rate characteristics of the next battery were measured and evaluated by the following methods.
<体積平均粒子径>
固形分濃度0.1質量%に調整した重合体の水分散液について、レーザー回折式粒子径分布測定装置(ベックマン・コールター社製、製品名「LS−230」)により粒子径分布(体積基準)を測定した。そして、得られた粒子径分布において小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を求め、各種重合体の体積平均粒子径(D50)とした。
<電解液膨潤度>
作製した粒子状重合体を含む水分散液をポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに入れ、25℃、48時間の条件で乾燥して試験片である重合体フィルムを作製した。この試験片の重量を測定し、W0とした。次いで、この試験片を電解液(溶媒:エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート=68.5/30/1.5(体積比)、電解質:濃度1MのLiPF6)に、60℃で72時間浸漬した。その後、試験片を電解液から取り出し、試験片の表面の電解液を拭き取り、電解液浸漬後の試験片の重量W1を測定した。
これらの重量W0及びW1を用いて、電解液膨潤度S(倍)を、S=W1/W0にて計算した。
<タップ密度>
負極活物質のタップ密度は、パウダテスタ(登録商標)(ホソカワミクロン社製、製品名「PT−D」)を用いて測定した。具体的には、まず、測定容器に充填した負極活物質の粉体を容器上面にてすり切った。次いで、測定容器に測定器付属のキャップを取り付け、取り付けたキャップの上縁まで負極活物質の粉体を追加充填し、高さ1.8cmから180回繰り返し落下させることにより、タッピングを行った。タッピング終了後にキャップを外し、容器上面にて負極活物質の粉体を再びすり切った。タッピング後にすり切った試料を秤量し、この状態の嵩密度を固め嵩密度、即ちタップ密度(g/cm3)として測定した。
<安定性>
作製したスラリー組成物M0(g)を80メッシュのろ過フィルターに通し、残量M1(g)(<M0)までろ過するのに要した時間t(秒)を測定した。ろ過速度V(g/秒)を、下記式:
V=(M0−M1)/t
を用いて算出し、以下の基準で評価した。ろ過速度Vの値が大きいほどスラリー組成物中に凝集物が少なく、すなわちスラリー組成物の安定性が高いことを示す。
A:ろ過速度Vが0.8g/秒以上
B:ろ過速度Vが0.5g/秒以上0.8g/秒未満
C:ろ過速度Vが0.3g/秒以上0.5g/秒未満
D:ろ過速度Vが0.3g/秒未満
<ピール強度>
作製した負極を長さ100mm、幅10mmの長方形に切り出して試験片とした。この試験片を、負極合材層の表面を下にして、負極合材層の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープとしてはJIS Z1522に規定されるものを用いた。また、セロハンテープは試験台に固定しておいた。その後、集電体の一端を鉛直上方に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。この測定を3回行い、その平均値を求めて、当該平均値をピール強度とした。ピール強度が大きいほど、負極合材層の集電体への結着力が大きいこと、すなわち、密着強度が大きいことを示す。
A:ピール強度が24N/m以上
B:ピール強度が19N/m以上24N/m未満
C:ピール強度が14N/m以上19N/m未満
D:ピール強度が14N/m未満
<サイクル特性>
作製した容量800mAhのリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置させた。その後、25℃の環境下で、1Cの充電レートにて4.35Vまで充電し、1Cの放電レートにて3.0Vまで放電する充放電の操作を行い、初期容量C0を測定した。更に、45℃環境下で同様の充放電の操作を繰り返し、300サイクル後の容量C1を測定した。そして、容量維持率ΔC=(C1/C0)×100(%)を算出し、下記の基準で評価した。この容量維持率の値が高いほど、放電容量の低下が少なく、サイクル特性に優れていることを示す。
A:容量維持率ΔCが80%以上
B:容量維持率ΔCが75%以上80%未満
C:容量維持率ΔCが70%以上75%未満
D:容量維持率ΔCが70%未満
<レート特性>
作製した容量800mAhのリチウムイオン二次電池を、25℃の環境下、24時間静置させた。その後、上述した「サイクル特性」と同様の方法で初期容量C0´測定した後、リチウムイオン二次電池を、25℃環境下、0.2Cで4.35Vまで定電流定電圧法(カットオフ条件:0.02C)にて満充電した。その後、−10℃環境下、0.2Cにて3.0Vまで定電流放電し、そのときの放電容量C1´を測定した。そして、リチウムイオン二次電池を25℃環境下、4.35Vの定電流定電圧法(カットオフ条件:0.02C)によって再び満充電した後、−10℃環境下、1Cにて3.0Vまで定電流放電し、その際の放電容量C2´を測定した。そして容量維持率ΔC´=(C2´/C1´)×100(%)を算出し、下記の基準で評価した。この容量維持率の値が高いほど、レート特性(低温特性)に優れていることを示す。
A:容量維持率ΔC´が55%以上
B:容量維持率ΔC´が50%未満55%以上
C:容量維持率ΔC´が45%未満50%以上
D:容量維持率ΔC´が45%未満<Volume average particle size>
Particle size distribution (volume basis) of the aqueous dispersion of the polymer adjusted to a solid content concentration of 0.1% by mass using a laser diffraction type particle size distribution measuring device (manufactured by Beckman Coulter, product name "LS-230"). Was measured. Then, in the obtained particle size distribution, the particle size at which the cumulative volume calculated from the small diameter side was 50% was determined and used as the volume average particle size (D50) of various polymers.
<Degree of swelling of electrolyte>
The prepared aqueous dispersion containing the particulate polymer was placed in a petri dish made of polytetrafluoroethylene and dried at 25 ° C. for 48 hours to prepare a polymer film as a test piece. The weight of this test piece was measured and set to W0. Next, this test piece was immersed in an electrolytic solution (solvent: ethylene carbonate / diethyl carbonate / vinylene carbonate = 68.5 / 30 / 1.5 (volume ratio), electrolyte: LiPF 6 having a concentration of 1 M) at 60 ° C. for 72 hours. did. Then, the test piece was taken out from the electrolytic solution, the electrolytic solution on the surface of the test piece was wiped off, and the weight W1 of the test piece after immersion in the electrolytic solution was measured.
Using these weights W0 and W1, the electrolytic solution swelling degree S (times) was calculated with S = W1 / W0.
<Tap density>
The tap density of the negative electrode active material was measured using a powder tester (registered trademark) (manufactured by Hosokawa Micron, product name "PT-D"). Specifically, first, the powder of the negative electrode active material filled in the measuring container was ground on the upper surface of the container. Next, a cap attached to the measuring instrument was attached to the measuring container, powder of the negative electrode active material was additionally filled up to the upper edge of the attached cap, and the powder was repeatedly dropped from a height of 1.8 cm 180 times to perform tapping. After the tapping was completed, the cap was removed, and the powder of the negative electrode active material was ground again on the upper surface of the container. The sample that was worn after tapping was weighed, and the bulk density in this state was measured as the solidified bulk density, that is, the tap density (g / cm 3 ).
<Stability>
The prepared slurry composition M0 (g) was passed through an 80-mesh filtration filter, and the time t (seconds) required to filter to the remaining amount M1 (g) (<M0) was measured. The filtration rate V (g / sec) is calculated by the following formula:
V = (M0-M1) / t
Was calculated using, and evaluated according to the following criteria. The larger the value of the filtration rate V, the less the agglomerates in the slurry composition, that is, the higher the stability of the slurry composition.
A: Filtration rate V is 0.8 g / sec or more B: Filtration rate V is 0.5 g / sec or more and less than 0.8 g / sec C: Filtration rate V is 0.3 g / sec or more and less than 0.5 g / sec D: Filtration rate V is less than 0.3 g / sec <Peel strength>
The prepared negative electrode was cut into a rectangle having a length of 100 mm and a width of 10 mm to obtain a test piece. A cellophane tape was attached to the surface of the negative electrode mixture layer with the surface of the negative electrode mixture layer facing down. At this time, as the cellophane tape, the one specified in JIS Z1522 was used. The cellophane tape was fixed to the test table. Then, the stress when one end of the current collector was pulled vertically upward at a tensile speed of 50 mm / min and peeled off was measured. This measurement was performed three times, the average value was obtained, and the average value was taken as the peel strength. The larger the peel strength, the greater the binding force of the negative electrode mixture layer to the current collector, that is, the greater the adhesion strength.
A: Peel strength is 24 N / m or more B: Peel strength is 19 N / m or more and less than 24 N / m C: Peel strength is 14 N / m or more and less than 19 N / m D: Peel strength is less than 14 N / m <Cycle characteristics>
The prepared lithium ion secondary battery having a capacity of 800 mAh was allowed to stand for 24 hours in an environment of 25 ° C. Then, in an environment of 25 ° C., a charge / discharge operation was performed in which the battery was charged to 4.35 V at a charge rate of 1 C and discharged to 3.0 V at a discharge rate of 1 C, and the initial capacity C0 was measured. Further, the same charge / discharge operation was repeated in an environment of 45 ° C., and the capacity C1 after 300 cycles was measured. Then, the capacity retention rate ΔC = (C1 / C0) × 100 (%) was calculated and evaluated according to the following criteria. The higher the value of the capacity retention rate, the less the decrease in the discharge capacity and the better the cycle characteristics.
A: Capacity retention rate ΔC is 80% or more B: Capacity retention rate ΔC is 75% or more and less than 80% C: Capacity retention rate ΔC is 70% or more and less than 75% D: Capacity retention rate ΔC is less than 70% <Rate characteristics>
The prepared lithium ion secondary battery having a capacity of 800 mAh was allowed to stand for 24 hours in an environment of 25 ° C. Then, after measuring the initial capacity C0'by the same method as the above-mentioned "cycle characteristics", the lithium ion secondary battery is subjected to a constant current constant voltage method (cutoff condition) up to 4.35 V at 0.2 C in an environment of 25 ° C. : 0.02C) was fully charged. Then, under a −10 ° C. environment, a constant current was discharged at 0.2 C to 3.0 V, and the discharge capacity C1 ′ at that time was measured. Then, the lithium ion secondary battery is fully charged again by the constant current constant voltage method (cutoff condition: 0.02C) of 4.35V under a 25 ° C environment, and then 3.0V at 1C under a −10 ° C environment. The constant current was discharged up to, and the discharge capacity C2'at that time was measured. Then, the capacity retention rate ΔC ′ = (C2 ′ / C1 ′) × 100 (%) was calculated and evaluated according to the following criteria. The higher the value of the capacity retention rate, the better the rate characteristics (low temperature characteristics).
A: Capacity retention rate ΔC'is 55% or more B: Capacity retention rate ΔC'is less than 50% 55% or more C: Capacity retention rate ΔC'is less than 45% 50% or more D: Capacity retention rate ΔC'is less than 45%
−実験1−
(実施例1−1)
<粒子状重合体A1の調製>
カルボン酸基含有単量体としてのアクリル酸5部、乳化剤としてのラウリル硫酸ナトリウム2.5部(イオン交換水で20%に希釈して使用)を容器Xに加え撹拌し、乳化を行った。その後、容器Xに体積平均粒子径が0.88μmの天然ゴム(NR)の粒子を含有する天然ゴムラテックス(ムサシノケミカル社製、製品名「LAタイプ」、固形分濃度62%、ラテックス中の天然ゴム粒子を構成する重合体は、イソプレン単位を95%以上含む)を固形分相当で95部加え2時間放置し、放置後に攪拌を行った。十分に攪拌した後、更に、重合開始剤としてのテトラエチレンペンタアミン0.6部およびt−ブチルヒドロオキシド0.6部を容器Xに添加して、グラフト重合を開始した。反応温度は、30℃を維持した。グラフト重合開始から1.5時間後70℃に昇温し、さらに3時間保持した後、重合添加率が97%以上となったことを確認して反応を停止させ、幹部分の重合体としての天然ゴムの粒子に対しカルボン酸基含有単量体単位のみからなるグラフト部分が導入された粒子状重合体A1を含む水分散液(固形分濃度:40%)を得た。得られた粒子状重合体A1の体積平均粒子径を測定し、また体積平均粒子径比Δdを算出した。結果を表1に示す。
<粒子状重合体Bの調製>
脂肪族共役ジエン単量体としての1,3−ブタジエン33部、芳香族ビニル単量体としてのスチレン62部、カルボン酸基含有単量体としてのイタコン酸4部、乳化剤としてのラウリル硫酸ナトリウム0.3部、連鎖移動剤としてのtert−ドデシルメルカプタン0.3部の混合物を入れた容器Yから耐圧容器Zへと混合物の添加を開始すると同時に、重合開始剤としての過硫酸カリウム1部の耐圧容器Zへの添加を開始し、重合を開始した。なお、反応温度は75℃を維持した。
また、重合開始から4時間後(混合物の70%を耐圧容器Zへと添加した後)に、水酸基含有単量体としての2−ヒドロキシエチルアクリレート(アクリル酸−2−ヒドロキシエチル)1部を1時間30分に亘って耐圧容器Zに加えた。
重合開始から5時間30分後に、上述した単量体の全量の添加が完了した。その後、さらに85℃に加温して6時間反応させた。
重合転化率が97%になった時点で冷却し、反応を停止して、粒子状重合体を含む混合物を得た。この粒子状重合体を含む混合物に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを8に調整した。その後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。そして、冷却し、体積平均粒子径が0.15μmの粒子状重合体Bを含む水分散液(固形分濃度:40%)を得た。
<バインダー組成物の調製>
粒子状重合体A1の水分散液と粒子状重合体Bの水分散液とを、粒子状重合体A1と粒子状重合体Bとが、固形分比率で、粒子状重合体A1:粒子状重合体B=70:30になるように容器へ投入した。そして、スリーワンモーターにより1時間撹拌して、非水系二次電池電極用バインダー組成物を得た。
<スラリー組成物の調製>
ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、負極活物質としての人造黒鉛(日立化成社製、製品名「MAG−E」)70部および天然黒鉛(日本カーボン社製、製品名「604A」)25.6部、導電材としてのカーボンブラック(TIMCAL社製、製品名「Super C65」)1部、粘度調整剤としてのカルボキシメチルセルロース(日本製紙ケミカル社製、製品名「MAC−350HC」)の2%水溶液を固形分相当で1.2部加えて混合物を得た。得られた混合物をイオン交換水で固形分濃度60%に調整した後、25℃で60分間混合した。次に、イオン交換水で固形分濃度52%に調整した後、更に25℃で15分間混合して混合液を得た。得られた混合液に、非水系二次電池電極用バインダー組成物を固形分相当で2.2部、およびイオン交換水を入れ、最終固形分濃度が48%となるように調整した。更に10分間混合した後、減圧下で脱泡処理することにより、流動性の良い非水系二次電池負極用スラリー組成物を得た。
得られたスラリー組成物の安定性を評価した。結果を表1に示す。なお、負極活物質(上述した人造黒鉛および天然黒鉛を、上述した比率で混合してなる混合物)のタップ密度は別途測定した。結果を表1に示す。
<負極の作製>
得られた非水系二次電池負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の負極原反を得た。このプレス前の負極原反をロールプレスで圧延して、負極合材層の厚みが80μmのプレス後の負極を得た。
そして、負極のピール強度を評価した。結果を表1に示す。
<正極の作製>
正極活物質としての体積平均粒子径12μmのLiCoO2を100部と、導電材としてのアセチレンブラック(電気化学工業社製、製品名「HS−100」)を2部と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(クレハ社製、製品名「#7208」)を固形分相当で2部と、溶媒としてのN−メチルピロリドンとを混合して全固形分濃度を70%とした。これらをプラネタリーミキサーにより混合し、非水系二次電池正極用スラリー組成物を得た。
得られた非水系二次電池正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミ箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、アルミ箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、正極原反を得た。
そして、得られた正極原反を、ロールプレス機を用いて圧延することにより、正極合材層を備える正極を得た。
<セパレータの準備>
単層のポリプロピレン製セパレータ(セルガード社製、製品名「セルガード2500」)を、120cm×5.5cmに切り抜いた。
<二次電池の作製>
得られたプレス後の正極を49cm×5cmの長方形に切り出して正極合材層側の表面が上側になるように置き、その正極合材層上に120cm×5.5cmに切り出したセパレータを、正極がセパレータの長手方向左側に位置するように配置した。更に、得られたプレス後の負極を50cm×5.2cmの長方形に切り出し、セパレータ上に、負極合材層側の表面がセパレータに向かい合うように、かつ、負極がセパレータの長手方向右側に位置するように配置した。そして、得られた積層体を捲回機により捲回し、捲回体を得た。この捲回体を電池の外装としてのアルミ包材外装で包み、電解液(溶媒:エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート=68.5/30/1.5(体積比)、電解質:濃度1MのLiPF6)を空気が残らないように注入し、更にアルミ包材外装の開口を150℃のヒートシールで閉口して、容量800mAhの捲回型リチウムイオン二次電池を製造した。
そして、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を評価した。結果を表1に示す。− Experiment 1-
(Example 1-1)
<Preparation of Particulate Polymer A1>
5 parts of acrylic acid as a carboxylic acid group-containing monomer and 2.5 parts of sodium lauryl sulfate as an emulsifier (used after diluting to 20% with ion-exchanged water) were added to container X, stirred, and emulsified. After that, a natural rubber latex (manufactured by Musashino Chemical Co., Ltd., product name "LA type", solid content concentration 62%, natural in latex) containing natural rubber (NR) particles having a volume average particle diameter of 0.88 μm in container X. The polymer constituting the rubber particles contained 95% or more of isoprene units) was added in an amount equivalent to 95 parts of solid content and left to stand for 2 hours, and then stirred. After sufficient stirring, 0.6 parts of tetraethylenepentaamine and 0.6 parts of t-butylhydrooxide as a polymerization initiator were further added to the container X to initiate graft polymerization. The reaction temperature was maintained at 30 ° C. After 1.5 hours from the start of graft polymerization, the temperature was raised to 70 ° C., and after holding for another 3 hours, it was confirmed that the polymerization addition rate was 97% or more, and the reaction was stopped to obtain a polymer for the trunk portion. An aqueous dispersion (solid content concentration: 40%) containing the particulate polymer A1 in which a graft portion consisting of only a carboxylic acid group-containing monomer unit was introduced into the particles of natural rubber was obtained. The volume average particle size of the obtained particulate polymer A1 was measured, and the volume average particle size ratio Δd was calculated. The results are shown in Table 1.
<Preparation of Particulate Polymer B>
33 parts of 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer, 62 parts of styrene as an aromatic vinyl monomer, 4 parts of itaconic acid as a carboxylic acid group-containing monomer, and 0 sodium lauryl sulfate as an emulsifier. . 3 parts, pressure resistance of 1 part of potassium persulfate as a polymerization initiator at the same time as starting the addition of the mixture from the container Y containing the mixture of 0.3 parts of tert-dodecyl mercaptan as a chain transfer agent to the pressure resistant container Z Addition to the container Z was started, and polymerization was started. The reaction temperature was maintained at 75 ° C.
In addition, 4 hours after the start of polymerization (after adding 70% of the mixture to the pressure resistant vessel Z), 1 part of 2-hydroxyethyl acrylate (-2-hydroxyethyl acrylate) as a hydroxyl group-containing monomer was added. It was added to the pressure resistant container Z for 30 minutes.
After 5 hours and 30 minutes from the start of the polymerization, the addition of the entire amount of the above-mentioned monomer was completed. Then, it was further heated to 85 ° C. and reacted for 6 hours.
When the polymerization conversion rate reached 97%, the mixture was cooled and the reaction was stopped to obtain a mixture containing a particulate polymer. A 5% aqueous sodium hydroxide solution was added to the mixture containing the particulate polymer to adjust the pH to 8. Then, the unreacted monomer was removed by hot vacuum distillation. Then, it was cooled to obtain an aqueous dispersion (solid content concentration: 40%) containing the particulate polymer B having a volume average particle diameter of 0.15 μm.
<Preparation of binder composition>
The aqueous dispersion of the particulate polymer A1 and the aqueous dispersion of the particulate polymer B are mixed with the particulate polymer A1 and the particulate polymer B in a solid content ratio, and the particulate polymer A1: particulate weight. It was put into a container so that coalescence B = 70: 30. Then, the mixture was stirred with a three-one motor for 1 hour to obtain a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode.
<Preparation of slurry composition>
70 parts of artificial graphite (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., product name "MAG-E") and 25.6 parts of natural graphite (manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd., product name "604A") as a negative electrode active material in a planetary mixer with a disper. , 1 part of carbon black (manufactured by TIMCAL, product name "Super C65") as a conductive material, and 2% aqueous solution of carboxymethyl cellulose (manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd., product name "MAC-350HC") as a viscosity modifier are solid. A mixture was obtained by adding 1.2 parts equivalent to minutes. The obtained mixture was adjusted to a solid content concentration of 60% with ion-exchanged water, and then mixed at 25 ° C. for 60 minutes. Next, after adjusting the solid content concentration to 52% with ion-exchanged water, the mixture was further mixed at 25 ° C. for 15 minutes to obtain a mixed solution. To the obtained mixed solution, 2.2 parts of the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode equivalent to solid content and ion-exchanged water were added, and the final solid content concentration was adjusted to 48%. After further mixing for 10 minutes, defoaming treatment was performed under reduced pressure to obtain a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery having good fluidity.
The stability of the obtained slurry composition was evaluated. The results are shown in Table 1. The tap density of the negative electrode active material (a mixture obtained by mixing the above-mentioned artificial graphite and natural graphite at the above-mentioned ratio) was separately measured. The results are shown in Table 1.
<Manufacturing of negative electrode>
The obtained slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery is applied to a copper foil having a thickness of 20 μm, which is a current collector, with a comma coater so that the film thickness after drying is about 150 μm, and dried. I let you. This drying was carried out by transporting the copper foil at a rate of 0.5 m / min in an oven at 60 ° C. for 2 minutes. Then, it was heat-treated at 120 degreeC for 2 minutes, and the negative electrode raw fabric before pressing was obtained. The negative electrode raw material before pressing was rolled by a roll press to obtain a negative electrode after pressing with a thickness of the negative electrode mixture layer of 80 μm.
Then, the peel strength of the negative electrode was evaluated. The results are shown in Table 1.
<Preparation of positive electrode>
100 parts of LiCoO 2 having a volume average particle diameter of 12 μm as a positive electrode active material, 2 parts of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., product name “HS-100”) as a conductive material, and polyfluoridene fluoride as a binder. Two parts of vinylidene fluoride (manufactured by Kureha, product name "# 7208") equivalent to solid content and N-methylpyrrolidone as a solvent were mixed to adjust the total solid content concentration to 70%. These were mixed by a planetary mixer to obtain a slurry composition for a positive electrode of a non-aqueous secondary battery.
The obtained slurry composition for the positive electrode of a non-aqueous secondary battery is applied on an aluminum foil having a thickness of 20 μm, which is a current collector, with a comma coater so that the film thickness after drying is about 150 μm, and dried. I let you. This drying was carried out by transporting the aluminum foil at a speed of 0.5 m / min in an oven at 60 ° C. for 2 minutes. Then, it was heat-treated at 120 degreeC for 2 minutes, and the positive electrode raw fabric was obtained.
Then, the obtained positive electrode raw fabric was rolled using a roll press machine to obtain a positive electrode provided with a positive electrode mixture layer.
<Preparation of separator>
A single-layer polypropylene separator (manufactured by Cellguard, product name "Cellguard 2500") was cut out to a size of 120 cm x 5.5 cm.
<Making secondary batteries>
The obtained positive electrode after pressing was cut out into a rectangle of 49 cm × 5 cm and placed so that the surface on the positive electrode mixture layer side was on the upper side, and a separator cut out to 120 cm × 5.5 cm was placed on the positive electrode mixture layer. Was arranged so as to be located on the left side in the longitudinal direction of the separator. Further, the obtained negative electrode after pressing is cut into a rectangle of 50 cm × 5.2 cm, and the negative electrode is located on the separator so that the surface on the negative electrode mixture layer side faces the separator and the negative electrode is located on the right side in the longitudinal direction of the separator. Arranged as. Then, the obtained laminated body was wound by a winding machine to obtain a wound body. This wound body is wrapped with an aluminum packaging material exterior as the battery exterior, and the electrolyte (solvent: ethylene carbonate / diethyl carbonate / vinylene carbonate = 68.5 / 30 / 1.5 (volume ratio), electrolyte: concentration 1M). LiPF 6 ) was injected so that no air remained, and the opening of the exterior of the aluminum packaging material was closed with a heat seal at 150 ° C. to manufacture a wound lithium ion secondary battery having a capacity of 800 mAh.
Then, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery were evaluated. The results are shown in Table 1.
(実施例1−2)
粒子状重合体A1として以下のようにして調製したグラフト共重合体を使用した以外は実施例1−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例1−1と同様にして各種評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体A1の調製>
イソプレンゴム(日本ゼオン株式会社製、製品名「Nipol IR2200」)をトルエンに溶解し、濃度25%のイソプレンゴム溶液を準備した。
続いて、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルポリオキシエチレンスルホン酸ナトリウム、アルキルポリオキシエチレンスルホスクシネートナトリウムを1:1:1で混合したものをイオン交換水に溶解し、全固形分濃度2%の水溶液を調製した。
上記イソプレンゴム溶液500gと上記水溶液500gとをタンク内に投入し、撹拌して予備混合を行った。続いて、得られた予備混合液をタンク内から定量ポンプにて100g/分の速度でマイルダー(太平洋機工社製、製品名「MDN303V」)へと移送し、回転数20000rpmで撹拌して、乳化(転相乳化)した。
次に、得られた乳化液中のトルエンをロータリーエバポレータにて減圧留去した後、コック付きのクロマトカラム中で1日静置分離させ、分離後の下層部分を除去することにより、濃縮を行った。
そして、上層部分を100メッシュの金網で濾過して、ポリイソプレン(IR)の粒子を含むラテックスを調製した。得られたポリイソプレンのラテックスの固形分濃度は60%、体積平均粒子径は1.1μmであった。
得られたポリイソプレンのラテックスを、天然ゴムのラテックスに替えて使用し、且つアクリル酸に替えてメタクリル酸を使用した以外は、実施例1−1と同様の操作を行い、幹部分の重合体としてのポリイソプレンの粒子に対しカルボン酸基含有単量体単位のみからなるグラフト部分が導入された粒子状重合体A1を含む水分散液(固形分濃度:40%)を得た。(Example 1-2)
The binder composition, slurry composition, negative electrode, positive electrode, separator and secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the graft copolymer prepared as described below was used as the particulate polymer A1. Manufactured. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 1.
<Preparation of Particulate Polymer A1>
Isoprene rubber (manufactured by Nippon Zeon Corporation, product name "Nipol IR2200") was dissolved in toluene to prepare an isoprene rubber solution having a concentration of 25%.
Subsequently, a mixture of sodium linear alkylbenzene sulfonate, sodium alkylpolyoxyethylene sulfonate, and sodium alkylpolyoxyethylene sulfosuccinate at a ratio of 1: 1: 1 was dissolved in ion-exchanged water to have a total solid content concentration of 2. % Aqueous solution was prepared.
500 g of the isoprene rubber solution and 500 g of the aqueous solution were put into a tank, and the mixture was stirred to perform premixing. Subsequently, the obtained premixed solution is transferred from the tank to a milder (manufactured by Pacific Kiko Co., Ltd., product name "MDN303V") at a speed of 100 g / min by a metering pump, stirred at a rotation speed of 20000 rpm, and emulsified. (Phase inversion emulsification).
Next, toluene in the obtained emulsion was distilled off under reduced pressure with a rotary evaporator, and then the mixture was left to stand and separated in a chromatographic column with a cock for 1 day, and the lower layer portion after separation was removed to concentrate the mixture. It was.
Then, the upper layer portion was filtered through a 100-mesh wire mesh to prepare a latex containing polyisoprene (IR) particles. The solid content concentration of the obtained polyisoprene latex was 60%, and the volume average particle size was 1.1 μm.
The same operation as in Example 1-1 was carried out except that the obtained polyisoprene latex was used instead of the natural rubber latex and methacrylic acid was used instead of the acrylic acid, and the polymer of the trunk portion was used. An aqueous dispersion (solid content concentration: 40%) containing the particulate polymer A1 in which a graft portion consisting of only a carboxylic acid group-containing monomer unit was introduced into the particles of polyisoprene was obtained.
(実施例1−3)
粒子状重合体A1として以下のようにして調製したグラフト共重合体を使用した以外は実施例1−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例1−1と同様にして各種評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体A1の調製>
ブタジエンゴム(日本ゼオン株式会社製、製品名「Nipol BR1220」)をトルエンに溶解し、濃度25%のブタジエンゴム溶液を準備した。
続いて、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルポリオキシエチレンスルホン酸ナトリウム、アルキルポリオキシエチレンスルホスクシネートナトリウムを1:1:1で混合したものをイオン交換水に溶解し、全固形分濃度2%水溶液を調製した。
上記ブタジエンゴム溶液500gと上記水溶液500gとをタンク内に投入し、撹拌して予備混合を行った。続いて、得られた予備混合液をタンク内から定量ポンプにて100g/分の速度でマイルダー(太平洋機工社製、製品名「MDN303V」)へと移送し、回転数20000rpmで撹拌して、乳化(転相乳化)した。
次に、得られた乳化液中のトルエンをロータリーエバポレータにて減圧留去した後、コック付きのクロマトカラム中で1日静置分離させ、分離後の下層部分を除去することにより、濃縮を行った。
そして、上層部分を100メッシュの金網で濾過して、ポリブタジエン(BR)の粒子を含むラテックスを調製した。得られたポリブタジエンのラテックスの固形分濃度は60%、体積平均粒子径は1.03μmであった。
得られたポリブタジエンのラテックスを、天然ゴムのラテックスに替えて使用した以外は、実施例1−1と同様の操作を行い、幹部分の重合体としてのポリブタジエンの粒子に対しカルボン酸基含有単量体単位のみからなるグラフト部分が導入された粒子状重合体A1を含む水分散液(固形分濃度:40%)を得た。(Example 1-3)
The binder composition, slurry composition, negative electrode, positive electrode, separator and secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the graft copolymer prepared as described below was used as the particulate polymer A1. Manufactured. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 1.
<Preparation of Particulate Polymer A1>
A butadiene rubber (manufactured by Nippon Zeon Corporation, product name "Nipol BR1220") was dissolved in toluene to prepare a butadiene rubber solution having a concentration of 25%.
Subsequently, a mixture of sodium linear alkylbenzene sulfonate, sodium alkylpolyoxyethylene sulfonate, and sodium alkylpolyoxyethylene sulfosuccinate at a ratio of 1: 1: 1 was dissolved in ion-exchanged water to have a total solid content concentration of 2. % Aqueous solution was prepared.
500 g of the butadiene rubber solution and 500 g of the aqueous solution were put into a tank and stirred to perform premixing. Subsequently, the obtained premixed solution is transferred from the tank to a milder (manufactured by Pacific Kiko Co., Ltd., product name "MDN303V") at a speed of 100 g / min by a metering pump, stirred at a rotation speed of 20000 rpm, and emulsified. (Phase inversion emulsification).
Next, toluene in the obtained emulsion was distilled off under reduced pressure with a rotary evaporator, and then the mixture was left to stand and separated in a chromatographic column with a cock for 1 day, and the lower layer portion after separation was removed to concentrate the mixture. It was.
Then, the upper layer portion was filtered through a 100-mesh wire mesh to prepare a latex containing polybutadiene (BR) particles. The solid content concentration of the obtained polybutadiene latex was 60%, and the volume average particle size was 1.03 μm.
The same operation as in Example 1-1 was carried out except that the obtained polybutadiene latex was used in place of the natural rubber latex, and a single amount of carboxylic acid group was contained in the polybutadiene particles as the polymer of the trunk portion. An aqueous dispersion (solid content concentration: 40%) containing the particulate polymer A1 into which a graft portion consisting of only a body unit was introduced was obtained.
(実施例1−4)
粒子状重合体A1の調製に際し、アクリル酸に替えてメタクリル酸を26部使用し、天然ゴムラテックスの量を固形分相当で74部とした以外は、実施例1−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例1−1と同様にして各種評価を行った。結果を表1に示す。(Example 1-4)
In the preparation of the particulate polymer A1, 26 parts of methacrylic acid was used instead of acrylic acid, and the amount of natural rubber latex was 74 parts equivalent to the solid content, but the binder was the same as in Example 1-1. A composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, a separator and a secondary battery were manufactured. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 1.
(実施例1−5)
粒子状重合体A1の調製に際し、アクリル酸に替えてメタクリル酸を1.5部使用し、天然ゴムラテックスの量を固形分相当で98.5部とした以外は、実施例1−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例1−1と同様にして各種評価を行った。結果を表1に示す。(Example 1-5)
Similar to Example 1-1, except that 1.5 parts of methacrylic acid was used instead of acrylic acid and the amount of natural rubber latex was 98.5 parts equivalent to the solid content in the preparation of the particulate polymer A1. A binder composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and a secondary battery were manufactured. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 1.
(実施例1−6)
粒子状重合体A1として以下のようにして調製したグラフト共重合体を使用した以外は実施例1−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例1−1と同様にして各種評価を行った。結果を表1に示す。
<粒子状重合体A1の調製>
天然ゴムラテックス(ムサシノケミカル社製、製品名「LAタイプ」、ラテックス中の天然ゴム粒子を構成する重合体は、イソプレン単位を95%以上含む))を固形分濃度が10%になるまで希釈し、30日間静置した。その後、全体の15%の量の上澄みを除去し、体積平均粒子径が2.18μmの天然ゴム(NR)の粒子を含有するラテックスを得た。
得られた天然ゴムのラテックスを固形分相当で80部使用し、そしてアクリル酸に替えてメタクリル酸を20部使用した以外は、実施例1−1と同様の操作を行い、幹部分の重合体としての天然ゴムの粒子に対しカルボン酸基含有単量体単位のみからなるグラフト部分が導入された粒子状重合体A1を含む水分散液(固形分濃度:40%)を得た。(Example 1-6)
The binder composition, slurry composition, negative electrode, positive electrode, separator and secondary battery were prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the graft copolymer prepared as described below was used as the particulate polymer A1. Manufactured. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 1.
<Preparation of Particulate Polymer A1>
Dilute natural rubber latex (manufactured by Musashino Chemical Co., Ltd., product name "LA type", the polymer constituting the natural rubber particles in the latex contains 95% or more of isoprene units)) until the solid content concentration reaches 10%. , Was allowed to stand for 30 days. Then, 15% of the total amount of supernatant was removed to obtain a latex containing natural rubber (NR) particles having a volume average particle diameter of 2.18 μm.
The same operation as in Example 1-1 was carried out except that 80 parts of the obtained natural rubber latex was used in terms of solid content and 20 parts of methacrylic acid was used instead of acrylic acid, and the polymer of the trunk part was used. An aqueous dispersion (solid content concentration: 40%) containing the particulate polymer A1 in which a graft portion consisting of only a carboxylic acid group-containing monomer unit was introduced into the particles of natural rubber was obtained.
(実施例1−7)
バインダー組成物の調製時に粒子状重合体Bを使用せずに粒子状重合体A1のみを使用した以外は実施例1−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例1−1と同様にして各種評価を行った。結果を表1に示す。(Example 1-7)
The binder composition, slurry composition, negative electrode, positive electrode, and separator are the same as in Example 1-1 except that only the particulate polymer A1 is used without using the particulate polymer B when preparing the binder composition. And manufactured secondary batteries. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 1.
(比較例1−1)
粒子状重合体A1の調製に際し、アクリル酸に替えてメタクリル酸を35部使用し、天然ゴムラテックスの量を固形分相当で65部とした以外は、実施例1−7と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例1−1と同様にして各種評価を行った。結果を表1に示す。(Comparative Example 1-1)
In the preparation of the particulate polymer A1, 35 parts of methacrylic acid was used instead of acrylic acid, and the amount of natural rubber latex was 65 parts equivalent to the solid content, but the binder was the same as in Example 1-7. A composition, a slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, a separator and a secondary battery were manufactured. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 1.
なお、以下に示す表1中、
「NR」は、天然ゴムを示し、
「IR」は、ポリイソプレンを示し、
「BR」は、ポリブタジエンを示し、
「IP」は、イソプレン単位を示し、
「BD」は、1,3−ブタジエン単位を示し、
「AA」は、アクリル酸単位を示し、
「MAA」は、メタクリル酸単位を示し、
「ST」は、スチレン単位を示し、
「IA」は、イタコン酸単位を示し、
「2−HEA」は、2−ヒドロキシエチルアクリレート単位を示し、
「CB」は、カーボンブラックを示す。In Table 1 shown below,
"NR" indicates natural rubber,
"IR" indicates polyisoprene,
"BR" indicates polybutadiene,
"IP" indicates the isoprene unit,
"BD" represents 1,3-butadiene units,
"AA" indicates an acrylic acid unit,
"MAA" indicates a methacrylic acid unit,
"ST" indicates a styrene unit,
"IA" indicates an itaconic acid unit,
"2-HEA" represents a 2-hydroxyethyl acrylate unit,
"CB" indicates carbon black.
表1より、脂肪族共役ジエン単量体単位を70質量%以上99質量%以下、カルボン酸基含有単量体単位を1質量%以上30質量%以下の割合でそれぞれ含有する粒子状重合体A1を用いた実施例1−1〜1−7では、安定性に優れるスラリー組成物、ピール強度に優れる負極およびサイクル特性に優れる二次電池が得られることが分かる。また、表1より、脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合が70質量%未満、カルボン酸基含有単量体単位の含有割合が30質量%超である粒子状重合体A1を用いた比較例1−1では、負極のピール強度および二次電池のサイクル特性が低下してしまうことが分かる。 From Table 1, the particulate polymer A1 containing an aliphatic conjugated diene monomer unit in an amount of 70% by mass or more and 99% by mass or less and a carboxylic acid group-containing monomer unit in an amount of 1% by mass or more and 30% by mass or less. It can be seen that in Examples 1-1 to 1-7 using the above, a slurry composition having excellent stability, a negative electrode having excellent peel strength, and a secondary battery having excellent cycle characteristics can be obtained. Further, from Table 1, comparison using the particulate polymer A1 in which the content ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit is less than 70% by mass and the content ratio of the carboxylic acid group-containing monomer unit is more than 30% by mass is compared. In Example 1-1, it can be seen that the peel strength of the negative electrode and the cycle characteristics of the secondary battery are lowered.
−実験2−
(実施例2−1)
<粒子状重合体A2の調製>
(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメチルメタクリレート20部、乳化剤としてのラウリル硫酸ナトリウム2.5部(イオン交換水で20%に希釈して使用)を容器Xに加え撹拌し、乳化を行った。その後、容器Xに体積平均粒子径が0.88μmの天然ゴム(NR)の粒子を含有する天然ゴムラテックス(ムサシノケミカル社製、製品名「LAタイプ」、固形分濃度62%、ラテックス中の天然ゴム粒子を構成する重合体は、イソプレン単位を95%以上含む)を固形分相当で80部加え2時間放置し、放置後に攪拌を行った。十分に攪拌した後、更に、重合開始剤としてのテトラエチレンペンタアミン0.6部およびt−ブチルヒドロオキシド0.6部を容器Xに添加して、グラフト重合を開始した。反応温度は、28℃を維持した。グラフト重合開始から9時間後、重合添加率が97%以上となったことを確認して反応を停止させ、幹部分の重合体としての天然ゴムの粒子に対し(メタ)アクリル酸エステル単量体単位のみからなるグラフト部分が導入された粒子状重合体A2を含む水分散液(固形分濃度:40%)を得た。得られた粒子状重合体A2の体積平均粒子径および電解液膨潤度を測定し、また体積平均粒子径比Δdを算出した。結果を表2に示す。
<粒子状重合体Bの調製>
実施例1−1と同様にして、体積平均粒子径が0.15μmの粒子状重合体Bを含む水分散液(固形分濃度:40%)を得た。
<バインダー組成物の調製>
粒子状重合体A2の水分散液と粒子状重合体Bの水分散液とを、粒子状重合体A2と粒子状重合体Bとが、固形分比率で、粒子状重合体A2:粒子状重合体B=60:40になるように容器へ投入した。そして、スリーワンモーターにより1時間撹拌して、非水系二次電池電極用バインダー組成物を得た。
<スラリー組成物の調製>
ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、負極活物質としての人造黒鉛(日立化成社製、製品名「MAG−E」)70部および天然黒鉛(日本カーボン社製、製品名「604A」)25.6部、導電材としてのカーボンブラック(TIMCAL社製、製品名「Super C65」)1部、粘度調整剤としてのカルボキシメチルセルロース(日本製紙ケミカル社製、製品名「MAC−350HC」)の2%水溶液を固形分相当で1.2部加えて混合物を得た。得られた混合物をイオン交換水で固形分濃度60%に調整した後、25℃で60分間混合した。次に、イオン交換水で固形分濃度52%に調整した後、更に25℃で15分間混合して混合液を得た。得られた混合液に、非水系二次電池電極用バインダー組成物を固形分相当で2.2部、およびイオン交換水を入れ、最終固形分濃度が48%となるように調整した。更に10分間混合した後、減圧下で脱泡処理することにより、流動性の良い非水系二次電池負極用スラリー組成物を得た。
得られたスラリー組成物の安定性を評価した。結果を表2に示す。なお、負極活物質(上述した人造黒鉛および天然黒鉛を、上述した比率で混合してなる混合物)のタップ密度は別途測定した。結果を表2に示す。
<負極の作製>
得られた非水系二次電池負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、プレス前の負極原反を得た。このプレス前の負極原反をロールプレスで圧延して、負極合材層の厚みが80μmのプレス後の負極を得た。
そして、負極のピール強度を評価した。結果を表2に示す。
<正極の作製>
実施例1−1と同様にして、正極合材層を備える正極を得た。
<セパレータの準備>
単層のポリプロピレン製セパレータ(セルガード社製、製品名「セルガード2500」)を、120cm×5.5cmに切り抜いた。
<二次電池の作製>
得られたプレス後の正極を49cm×5cmの長方形に切り出して正極合材層側の表面が上側になるように置き、その正極合材層上に120cm×5.5cmに切り出したセパレータを、正極がセパレータの長手方向左側に位置するように配置した。更に、得られたプレス後の負極を50cm×5.2cmの長方形に切り出し、セパレータ上に、負極合材層側の表面がセパレータに向かい合うように、かつ、負極がセパレータの長手方向右側に位置するように配置した。そして、得られた積層体を捲回機により捲回し、捲回体を得た。この捲回体を電池の外装としてのアルミ包材外装で包み、電解液(溶媒:エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート/ビニレンカーボネート=68.5/30/1.5(体積比)、電解質:濃度1MのLiPF6)を空気が残らないように注入し、更にアルミ包材外装の開口を150℃のヒートシールで閉口して、容量800mAhの捲回型リチウムイオン二次電池を製造した。
そして、リチウムイオン二次電池のサイクル特性およびレート特性を評価した。結果を表2に示す。-Experiment 2-
(Example 2-1)
<Preparation of particulate polymer A2>
Add 20 parts of methyl methacrylate as a (meth) acrylic acid ester monomer and 2.5 parts of sodium lauryl sulfate as an emulsifier (diluted to 20% with ion-exchanged water) to container X, stir and emulsify. It was. After that, a natural rubber latex (manufactured by Musashino Chemical Co., Ltd., product name "LA type", solid content concentration 62%, natural in latex) containing natural rubber (NR) particles having a volume average particle diameter of 0.88 μm in container X. The polymer constituting the rubber particles contained 95% or more of isoprene units) was added in an amount equivalent to 80 parts of solid content and left to stand for 2 hours, and then stirred. After sufficient stirring, 0.6 parts of tetraethylenepentaamine and 0.6 parts of t-butylhydrooxide as a polymerization initiator were further added to the container X to initiate graft polymerization. The reaction temperature was maintained at 28 ° C. Nine hours after the start of graft polymerization, it was confirmed that the polymerization addition rate was 97% or more, the reaction was stopped, and the (meth) acrylic acid ester monomer was used with respect to the particles of natural rubber as the polymer of the trunk portion. An aqueous dispersion (solid content concentration: 40%) containing the particulate polymer A2 into which a graft portion consisting of only units was introduced was obtained. The volume average particle size and the degree of swelling of the electrolytic solution of the obtained particulate polymer A2 were measured, and the volume average particle size ratio Δd was calculated. The results are shown in Table 2.
<Preparation of Particulate Polymer B>
In the same manner as in Example 1-1, an aqueous dispersion (solid content concentration: 40%) containing the particulate polymer B having a volume average particle diameter of 0.15 μm was obtained.
<Preparation of binder composition>
The aqueous dispersion of the particulate polymer A2 and the aqueous dispersion of the particulate polymer B are mixed with the particulate polymer A2 and the particulate polymer B in a solid content ratio, and the particulate polymer A2: particulate weight. It was put into a container so that coalescence B = 60: 40. Then, the mixture was stirred with a three-one motor for 1 hour to obtain a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode.
<Preparation of slurry composition>
70 parts of artificial graphite (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., product name "MAG-E") and 25.6 parts of natural graphite (manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd., product name "604A") as a negative electrode active material in a planetary mixer with a disper. , 1 part of carbon black (manufactured by TIMCAL, product name "Super C65") as a conductive material, and 2% aqueous solution of carboxymethyl cellulose (manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd., product name "MAC-350HC") as a viscosity modifier are solid. A mixture was obtained by adding 1.2 parts equivalent to minutes. The obtained mixture was adjusted to a solid content concentration of 60% with ion-exchanged water, and then mixed at 25 ° C. for 60 minutes. Next, after adjusting the solid content concentration to 52% with ion-exchanged water, the mixture was further mixed at 25 ° C. for 15 minutes to obtain a mixed solution. To the obtained mixed solution, 2.2 parts of the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode equivalent to solid content and ion-exchanged water were added, and the final solid content concentration was adjusted to 48%. After further mixing for 10 minutes, defoaming treatment was performed under reduced pressure to obtain a slurry composition for a negative electrode of a non-aqueous secondary battery having good fluidity.
The stability of the obtained slurry composition was evaluated. The results are shown in Table 2. The tap density of the negative electrode active material (a mixture obtained by mixing the above-mentioned artificial graphite and natural graphite at the above-mentioned ratio) was separately measured. The results are shown in Table 2.
<Manufacturing of negative electrode>
The obtained slurry composition for the negative electrode of a non-aqueous secondary battery is applied to a copper foil having a thickness of 20 μm, which is a current collector, with a comma coater so that the film thickness after drying is about 150 μm, and dried. I let you. This drying was carried out by transporting the copper foil at a rate of 0.5 m / min in an oven at 60 ° C. for 2 minutes. Then, it was heat-treated at 120 degreeC for 2 minutes, and the negative electrode raw fabric before pressing was obtained. The negative electrode raw material before pressing was rolled by a roll press to obtain a negative electrode after pressing with a thickness of the negative electrode mixture layer of 80 μm.
Then, the peel strength of the negative electrode was evaluated. The results are shown in Table 2.
<Preparation of positive electrode>
A positive electrode provided with a positive electrode mixture layer was obtained in the same manner as in Example 1-1.
<Preparation of separator>
A single-layer polypropylene separator (manufactured by Cellguard, product name "Cellguard 2500") was cut out to a size of 120 cm x 5.5 cm.
<Making secondary batteries>
The obtained positive electrode after pressing was cut out into a rectangle of 49 cm × 5 cm and placed so that the surface on the positive electrode mixture layer side was on the upper side, and a separator cut out to 120 cm × 5.5 cm was placed on the positive electrode mixture layer. Was arranged so as to be located on the left side in the longitudinal direction of the separator. Further, the obtained negative electrode after pressing is cut into a rectangle of 50 cm × 5.2 cm, and the negative electrode is located on the separator so that the surface on the negative electrode mixture layer side faces the separator and the negative electrode is located on the right side in the longitudinal direction of the separator. Arranged as. Then, the obtained laminated body was wound by a winding machine to obtain a wound body. This wound body is wrapped with an aluminum packaging material exterior as the battery exterior, and the electrolyte (solvent: ethylene carbonate / diethyl carbonate / vinylene carbonate = 68.5 / 30 / 1.5 (volume ratio), electrolyte: concentration 1M). LiPF 6 ) was injected so that no air remained, and the opening of the exterior of the aluminum packaging material was closed with a heat seal at 150 ° C. to manufacture a wound lithium ion secondary battery having a capacity of 800 mAh.
Then, the cycle characteristics and rate characteristics of the lithium ion secondary battery were evaluated. The results are shown in Table 2.
(実施例2−2)
粒子状重合体A2として以下のようにして調製したグラフト共重合体を使用した以外は実施例2−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例2−1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
<粒子状重合体A2の調製>
イソプレンゴム(日本ゼオン株式会社製、製品名「Nipol IR2200」)をトルエンに溶解し、濃度25%のイソプレンゴム溶液を準備した。
続いて、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルポリオキシエチレンスルホン酸ナトリウム、アルキルポリオキシエチレンスルホスクシネートナトリウムを1:1:1で混合したものをイオン交換水に溶解し、全固形分濃度2%の水溶液を調製した。
上記イソプレンゴム溶液500gと上記水溶液500gとをタンク内に投入し、撹拌して予備混合を行った。続いて、得られた予備混合液をタンク内から定量ポンプにて100g/分の速度でマイルダー(太平洋機工社製、製品名「MDN303V」)へと移送し、回転数20000rpmで撹拌して、乳化(転相乳化)した。
次に、得られた乳化液中のトルエンをロータリーエバポレータにて減圧留去した後、コック付きのクロマトカラム中で1日静置分離させ、分離後の下層部分を除去することにより、濃縮を行った。
そして、上層部分を100メッシュの金網で濾過して、ポリイソプレン(IR)の粒子を含むラテックスを調製した。得られたポリイソプレンのラテックスの固形分濃度は60%、体積平均粒子径は1.1μmであった。
得られたポリイソプレンのラテックスを、天然ゴムのラテックスに替えて使用した以外は、実施例2−1と同様の操作を行い、幹部分の重合体としてのポリイソプレンの粒子に対し(メタ)アクリル酸エステル単量体単位のみからなるグラフト部分が導入された粒子状重合体A2を含む水分散液(固形分濃度:40%)を得た。(Example 2-2)
The binder composition, slurry composition, negative electrode, positive electrode, separator and secondary battery were prepared in the same manner as in Example 2-1 except that the graft copolymer prepared as follows was used as the particulate polymer A2. Manufactured. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 2-1. The results are shown in Table 2.
<Preparation of particulate polymer A2>
Isoprene rubber (manufactured by Nippon Zeon Corporation, product name "Nipol IR2200") was dissolved in toluene to prepare an isoprene rubber solution having a concentration of 25%.
Subsequently, a mixture of sodium linear alkylbenzene sulfonate, sodium alkylpolyoxyethylene sulfonate, and sodium alkylpolyoxyethylene sulfosuccinate at a ratio of 1: 1: 1 was dissolved in ion-exchanged water to have a total solid content concentration of 2. % Aqueous solution was prepared.
500 g of the isoprene rubber solution and 500 g of the aqueous solution were put into a tank, and the mixture was stirred to perform premixing. Subsequently, the obtained premixed solution is transferred from the tank to a milder (manufactured by Pacific Kiko Co., Ltd., product name "MDN303V") at a speed of 100 g / min by a metering pump, stirred at a rotation speed of 20000 rpm, and emulsified. (Phase inversion emulsification).
Next, toluene in the obtained emulsion was distilled off under reduced pressure with a rotary evaporator, and then the mixture was left to stand and separated in a chromatographic column with a cock for 1 day, and the lower layer portion after separation was removed to concentrate the mixture. It was.
Then, the upper layer portion was filtered through a 100-mesh wire mesh to prepare a latex containing polyisoprene (IR) particles. The solid content concentration of the obtained polyisoprene latex was 60%, and the volume average particle size was 1.1 μm.
The same operation as in Example 2-1 was carried out except that the obtained polyisoprene latex was used in place of the natural rubber latex, and (meth) acrylic was applied to the polyisoprene particles as the polymer of the trunk portion. An aqueous dispersion (solid content concentration: 40%) containing the particulate polymer A2 into which a graft portion consisting of only an acid ester monomer unit was introduced was obtained.
(実施例2−3)
粒子状重合体A2として以下のようにして調製したグラフト共重合体を使用した以外は実施例2−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例2−1と同様にして各種評価を行った。結果を表2−1に示す。
<粒子状重合体A2の調製>
ブタジエンゴム(日本ゼオン株式会社製、製品名「Nipol BR1220」)をトルエンに溶解し、濃度25%のブタジエンゴム溶液を準備した。
続いて、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルポリオキシエチレンスルホン酸ナトリウム、アルキルポリオキシエチレンスルホスクシネートナトリウムを1:1:1で混合したものをイオン交換水に溶解し、全固形分濃度2%水溶液を調製した。
上記ブタジエンゴム溶液500gと上記水溶液500gとをタンク内に投入し、撹拌して予備混合を行った。続いて、得られた予備混合液をタンク内から定量ポンプにて100g/分の速度でマイルダー(太平洋機工社製、製品名「MDN303V」)へと移送し、回転数20000rpmで撹拌して、乳化(転相乳化)した。
次に、得られた乳化液中のトルエンをロータリーエバポレータにて減圧留去した後、コック付きのクロマトカラム中で1日静置分離させ、分離後の下層部分を除去することにより、濃縮を行った。
そして、上層部分を100メッシュの金網で濾過して、ポリブタジエン(BR)の粒子を含むラテックスを調製した。得られたポリブタジエンのラテックスの固形分濃度は60%、体積平均粒子径は1.02μmであった。
得られたポリブタジエンのラテックスを、天然ゴムのラテックスに替えて使用した以外は、実施例2−1と同様の操作を行い、幹部分の重合体としてのポリブタジエンの粒子に対し(メタ)アクリル酸エステル単量体単位のみからなるグラフト部分が導入された粒子状重合体A2を含む水分散液(固形分濃度:40%)を得た。(Example 2-3)
The binder composition, slurry composition, negative electrode, positive electrode, separator and secondary battery were prepared in the same manner as in Example 2-1 except that the graft copolymer prepared as follows was used as the particulate polymer A2. Manufactured. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 2-1. The results are shown in Table 2-1.
<Preparation of particulate polymer A2>
A butadiene rubber (manufactured by Nippon Zeon Corporation, product name "Nipol BR1220") was dissolved in toluene to prepare a butadiene rubber solution having a concentration of 25%.
Subsequently, a mixture of sodium linear alkylbenzene sulfonate, sodium alkylpolyoxyethylene sulfonate, and sodium alkylpolyoxyethylene sulfosuccinate at a ratio of 1: 1: 1 was dissolved in ion-exchanged water to have a total solid content concentration of 2. % Aqueous solution was prepared.
500 g of the butadiene rubber solution and 500 g of the aqueous solution were put into a tank and stirred to perform premixing. Subsequently, the obtained premixed solution is transferred from the tank to a milder (manufactured by Pacific Kiko Co., Ltd., product name "MDN303V") at a speed of 100 g / min by a metering pump, stirred at a rotation speed of 20000 rpm, and emulsified. (Phase inversion emulsification).
Next, toluene in the obtained emulsion was distilled off under reduced pressure with a rotary evaporator, and then the mixture was left to stand and separated in a chromatographic column with a cock for 1 day, and the lower layer portion after separation was removed to concentrate the mixture. It was.
Then, the upper layer portion was filtered through a 100-mesh wire mesh to prepare a latex containing polybutadiene (BR) particles. The solid content concentration of the obtained polybutadiene latex was 60%, and the volume average particle size was 1.02 μm.
The same operation as in Example 2-1 was carried out except that the obtained polybutadiene latex was used in place of the natural rubber latex, and the (meth) acrylic acid ester was applied to the polybutadiene particles as the polymer of the trunk portion. An aqueous dispersion (solid content concentration: 40%) containing the particulate polymer A2 into which a graft portion composed of only monomer units was introduced was obtained.
(実施例2−4)
粒子状重合体A2の調製に際し、メチルメタクリレートの量を26部、天然ゴムラテックスの量を固形分相当で74部とした以外は、実施例2−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例2−1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。(Example 2-4)
In the preparation of the particulate polymer A2, the binder composition and the slurry composition were the same as in Example 2-1 except that the amount of methyl methacrylate was 26 parts and the amount of natural rubber latex was 74 parts equivalent to the solid content. Manufactured products, negative electrodes, positive electrodes, separators and secondary batteries. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 2-1. The results are shown in Table 2.
(実施例2−5)
粒子状重合体A2の調製に際し、メチルメタクリレートの量を8部、天然ゴムラテックスの量を固形分相当で92部とした以外は、実施例2−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例2−1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。(Example 2-5)
In the preparation of the particulate polymer A2, the binder composition and the slurry composition were the same as in Example 2-1 except that the amount of methyl methacrylate was 8 parts and the amount of natural rubber latex was 92 parts equivalent to the solid content. Manufactured products, negative electrodes, positive electrodes, separators and secondary batteries. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 2-1. The results are shown in Table 2.
(実施例2−6)
粒子状重合体A2として以下のようにして調製したグラフト共重合体を使用した以外は実施例2−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例2−1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。
<粒子状重合体A2の調製>
天然ゴムラテックス(ムサシノケミカル社製、製品名「LAタイプ」、ラテックス中の天然ゴム粒子を構成する重合体は、イソプレン単位を95%以上含む)を固形分濃度が10%になるまで希釈し、30日間静置した。その後、全体の15%の量の上澄みを除去し、体積平均粒子径が2.15μmの天然ゴム(NR)の粒子を含有するラテックスを得た。
得られた天然ゴムのラテックスを使用した以外は、実施例2−1と同様の操作を行い、幹部分の重合体としての天然ゴムの粒子に対し(メタ)アクリル酸エステル単量体単位のみからなるグラフト部分が導入された粒子状重合体A2を含む水分散液(固形分濃度:40%)を得た。(Example 2-6)
The binder composition, slurry composition, negative electrode, positive electrode, separator and secondary battery were prepared in the same manner as in Example 2-1 except that the graft copolymer prepared as follows was used as the particulate polymer A2. Manufactured. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 2-1. The results are shown in Table 2.
<Preparation of particulate polymer A2>
Dilute natural rubber latex (manufactured by Musashino Chemical Co., Ltd., product name "LA type", the polymer constituting the natural rubber particles in the latex contains 95% or more of isoprene units) until the solid content concentration reaches 10%. It was allowed to stand for 30 days. Then, 15% of the total amount of supernatant was removed to obtain a latex containing natural rubber (NR) particles having a volume average particle diameter of 2.15 μm.
The same operation as in Example 2-1 was performed except that the obtained natural rubber latex was used, and only the (meth) acrylic acid ester monomer unit was applied to the natural rubber particles as the polymer of the trunk portion. An aqueous dispersion (solid content concentration: 40%) containing the particulate polymer A2 into which the graft portion was introduced was obtained.
(実施例2−7)
バインダー組成物の調製時に粒子状重合体Bを使用せずに粒子状重合体A2のみを使用した以外は実施例2−1と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例2−1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。(Example 2-7)
The binder composition, slurry composition, negative electrode, positive electrode, separator in the same manner as in Example 2-1 except that only the particulate polymer A2 was used without using the particulate polymer B when preparing the binder composition. And manufactured secondary batteries. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 2-1. The results are shown in Table 2.
(比較例2−1)
粒子状重合体A2の調製に際し、メチルメタクリレートの量を35部、天然ゴムラテックスの量を固形分相当で65部とした以外は、実施例2−7と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例2−1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。(Comparative Example 2-1)
In the preparation of the particulate polymer A2, the binder composition and the slurry composition were the same as in Example 2-7, except that the amount of methyl methacrylate was 35 parts and the amount of natural rubber latex was 65 parts equivalent to the solid content. Manufactured products, negative electrodes, positive electrodes, separators and secondary batteries. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 2-1. The results are shown in Table 2.
(比較例2−2)
粒子状重合体A2の水分散液に替えて、グラフト部分が導入されていない体積平均粒子径が0.88μmの天然ゴム(NR)の粒子を含有する天然ゴムラテックス(ムサシノケミカル社製、製品名「LAタイプ」、固形分濃度62%、ラテックス中の天然ゴム粒子を構成する重合体は、イソプレン単位を95%以上含む)を使用した以外は実施例2−7と同様にして、バインダー組成物、スラリー組成物、負極、正極、セパレータおよび二次電池を製造した。そして、実施例2−1と同様にして各種評価を行った。結果を表2に示す。(Comparative Example 2-2)
Natural rubber latex (manufactured by Musashino Chemical Co., Ltd., product name) containing natural rubber (NR) particles having a volume average particle diameter of 0.88 μm without a graft portion introduced in place of the aqueous dispersion of the particulate polymer A2. The binder composition is the same as in Example 2-7 except that "LA type", the solid content concentration is 62%, and the polymer constituting the natural rubber particles in the latex contains 95% or more of isoprene units). , Slurry composition, negative electrode, positive electrode, separator and secondary battery were manufactured. Then, various evaluations were performed in the same manner as in Example 2-1. The results are shown in Table 2.
なお、以下に示す表2中、
「NR」は、天然ゴムを示し、
「IR」は、ポリイソプレンを示し、
「BR」は、ポリブタジエンを示し、
「IP」は、イソプレン単位を示し、
「BD」は、1,3−ブタジエン単位を示し、
「MMA」は、メチルメタクリレート単位を示し、
「ST」は、スチレン単位を示し、
「IA」は、イタコン酸単位を示し、
「2−HEA」は、2−ヒドロキシエチルアクリレート単位を示し、
「CB」は、カーボンブラックを示す。In Table 2 shown below,
"NR" indicates natural rubber,
"IR" indicates polyisoprene,
"BR" indicates polybutadiene,
"IP" indicates the isoprene unit,
"BD" represents 1,3-butadiene units,
"MMA" represents a methyl methacrylate unit,
"ST" indicates a styrene unit,
"IA" indicates an itaconic acid unit,
"2-HEA" represents a 2-hydroxyethyl acrylate unit,
"CB" indicates carbon black.
表2より、脂肪族共役ジエン単量体単位を70質量%以上95質量%以下、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を1質量%以上30質量%以下の割合でそれぞれ含有し、且つ、電解液膨潤度が1.2倍以上7.0倍以下である粒子状重合体A2を用いた実施例2−1〜2−7では、安定性に優れるスラリー組成物、ピール強度に優れる負極並びにサイクル特性およびレート特性に優れる二次電池が得られることが分かる。また、表2より、脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合が70質量%未満、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合が30質量%超であり、且つ、電解液膨潤度が7.0倍超の粒子状重合体A2を用いた比較例2−1では、二次電池のサイクル特性およびレート特性が低下してしまうことが分かる。また、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合が1質量%未満である粒子状重合体A2を用いた比較例2−2では、スラリー組成物の安定性および二次電池のレート特性が低下してしまうことが分かる。 From Table 2, the aliphatic conjugated diene monomer unit is contained in an amount of 70% by mass or more and 95% by mass or less, and the (meth) acrylic acid ester monomer unit is contained in a ratio of 1% by mass or more and 30% by mass or less. In Examples 2-1 to 2-7 using the particulate polymer A2 having an electrolytic solution swelling degree of 1.2 times or more and 7.0 times or less, a slurry composition having excellent stability, a negative electrode having excellent peel strength, and a negative electrode It can be seen that a secondary battery having excellent cycle characteristics and rate characteristics can be obtained. Further, from Table 2, the content ratio of the aliphatic conjugated diene monomer unit is less than 70% by mass, the content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit is more than 30% by mass, and the degree of swelling of the electrolytic solution is high. In Comparative Example 2-1 using the particulate polymer A2 having a mass of more than 7.0 times, it can be seen that the cycle characteristics and rate characteristics of the secondary battery are deteriorated. Further, in Comparative Example 2-2 using the particulate polymer A2 in which the content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit was less than 1% by mass, the stability of the slurry composition and the rate characteristics of the secondary battery were obtained. It can be seen that is reduced.
本発明によれば、ピール強度に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる非水系二次電池用電極を形成可能な非水系二次電池電極用バインダー組成物および非水系二次電池電極用スラリー組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、ピール強度に優れ、且つ、非水系二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることが可能な非水系二次電池用電極を提供することができる。
更に、本発明によれば、サイクル特性等の電池特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。According to the present invention, a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode capable of forming an electrode for a non-aqueous secondary battery which is excellent in peel strength and can exhibit excellent cycle characteristics in a non-aqueous secondary battery. And a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode can be provided.
Further, according to the present invention, it is possible to provide an electrode for a non-aqueous secondary battery which has excellent peel strength and can exhibit excellent cycle characteristics in a non-aqueous secondary battery.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery having excellent battery characteristics such as cycle characteristics.
Claims (15)
前記粒子状重合体A1が、脂肪族共役ジエン単量体単位を70質量%以上99質量%以下、カルボン酸基含有単量体単位を1質量%以上30質量%以下の割合で含有する、非水系二次電池電極用バインダー組成物。A binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode containing a particulate polymer A1.
The particulate polymer A1 contains an aliphatic conjugated diene monomer unit in an amount of 70% by mass or more and 99% by mass or less, and a carboxylic acid group-containing monomer unit in a proportion of 1% by mass or more and 30% by mass or less. Binder composition for aqueous secondary battery electrodes.
前記粒子状重合体A2が、脂肪族共役ジエン単量体単位を70質量%以上95質量%以下、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を1質量%以上30質量%以下の割合で含有し、
前記粒子状重合体A2の電解液膨潤度が、1.2倍以上7.0倍以下である、非水系二次電池電極用バインダー組成物。A binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode containing a particulate polymer A2.
The particulate polymer A2 contains an aliphatic conjugated diene monomer unit in an amount of 70% by mass or more and 95% by mass or less, and a (meth) acrylic acid ester monomer unit in a proportion of 1% by mass or more and 30% by mass or less. ,
A binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode, wherein the electrolytic solution swelling degree of the particulate polymer A2 is 1.2 times or more and 7.0 times or less.
前記粒子状重合体Bの体積平均粒子径が0.01μm以上0.6μm未満である、請求項4に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。Further containing particulate polymer B
The binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to claim 4, wherein the volume average particle diameter of the particulate polymer B is 0.01 μm or more and less than 0.6 μm.
前記粒子状重合体Bの体積平均粒子径が0.01μm以上0.6μm未満である、請求項8に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。Further containing particulate polymer B
The binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to claim 8, wherein the volume average particle diameter of the particulate polymer B is 0.01 μm or more and less than 0.6 μm.
前記正極および負極の少なくとも一方が請求項14に記載の非水系二次電池用電極である、非水系二次電池。Equipped with positive and negative electrodes, electrolyte and separator,
A non-aqueous secondary battery in which at least one of the positive electrode and the negative electrode is the electrode for the non-aqueous secondary battery according to claim 14.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016027955 | 2016-02-17 | ||
| JP2016027955 | 2016-02-17 | ||
| JP2016047444 | 2016-03-10 | ||
| JP2016047444 | 2016-03-10 | ||
| PCT/JP2017/004606 WO2017141791A1 (en) | 2016-02-17 | 2017-02-08 | Binder composition for nonaqueous secondary battery electrodes, slurry composition for nonaqueous secondary battery electrodes, electrode for nonaqueous secondary batteries, and nonaqueous secondary battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2017141791A1 JPWO2017141791A1 (en) | 2018-12-06 |
| JP6798545B2 true JP6798545B2 (en) | 2020-12-09 |
Family
ID=59625741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018500063A Active JP6798545B2 (en) | 2016-02-17 | 2017-02-08 | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, electrodes for non-aqueous secondary batteries and non-aqueous secondary batteries |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11870075B2 (en) |
| EP (1) | EP3419089B1 (en) |
| JP (1) | JP6798545B2 (en) |
| KR (1) | KR102781299B1 (en) |
| CN (1) | CN108604685B (en) |
| WO (1) | WO2017141791A1 (en) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6737182B2 (en) * | 2014-11-28 | 2020-08-05 | 日本ゼオン株式会社 | Non-aqueous secondary battery functional layer composition, non-aqueous secondary battery functional layer and non-aqueous secondary battery |
| JP6985839B2 (en) * | 2016-07-29 | 2021-12-22 | 花王株式会社 | Resin composition for power storage device electrodes |
| WO2019065471A1 (en) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 日本ゼオン株式会社 | Electrochemical-element binder composition, electrochemical-element slurry composition, electrochemical-element functional layer, and electrochemical element |
| US11453808B2 (en) | 2017-10-27 | 2022-09-27 | Zeon Corporation | Adhesive composition for electrical storage device, functional layer for electrical storage device, electrical storage device, and method of producing electrical storage device |
| US11742488B2 (en) | 2017-10-30 | 2023-08-29 | Zeon Corporation | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrode, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrode, electrode for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery |
| KR101970648B1 (en) * | 2018-01-04 | 2019-04-22 | 주식회사 엘지화학 | Binder composition for secondary battery, electrode slurry compositon comprising the same, electrode and secondary battery |
| KR20200129096A (en) * | 2018-03-07 | 2020-11-17 | 니폰 제온 가부시키가이샤 | Binder composition for nonaqueous secondary battery electrode and its manufacturing method, slurry composition for nonaqueous secondary battery electrode, electrode for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery |
| JP7359145B2 (en) * | 2018-06-29 | 2023-10-11 | 日本ゼオン株式会社 | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes and manufacturing method thereof, electrode for non-aqueous secondary batteries, and non-aqueous secondary battery |
| EP3979371A4 (en) | 2019-05-28 | 2022-08-03 | Lg Chem, Ltd. | ELECTRODE BINDER COMPOSITION FOR RECHARGEABLE BATTERY AND ELECTRODE MIX WITH IT |
| US20220359878A1 (en) * | 2019-09-30 | 2022-11-10 | Zeon Corporation | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrode, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrode, electrode for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery |
| CN119965210A (en) * | 2020-10-15 | 2025-05-09 | 宁德新能源科技有限公司 | Electrochemical devices and electronic devices |
| US20240162443A1 (en) * | 2021-03-26 | 2024-05-16 | Panasonic Energy Co., Ltd. | Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries, method for producing positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
| CN116802851A (en) * | 2022-03-31 | 2023-09-22 | 宁德新能源科技有限公司 | Electrochemical devices and electronic devices |
| WO2023184358A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | 宁德新能源科技有限公司 | Electrochemical apparatus and electronic apparatus |
| CN119096379A (en) | 2022-08-15 | 2024-12-06 | 株式会社钟化 | Binders for Lithium-ion Battery Electrodes |
| WO2024190430A1 (en) * | 2023-03-10 | 2024-09-19 | 日産化学株式会社 | Composition for forming thin film for energy storage device electrode |
| WO2026048544A1 (en) * | 2024-08-29 | 2026-03-05 | 旭化成株式会社 | Binder and binder composition for lithium ion secondary battery positive electrode, lithium ion secondary battery positive electrode, and lithium ion secondary battery |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1301063B (en) * | 1965-09-01 | 1969-08-14 | Huels Chemische Werke Ag | Process for the production of vulcanizates containing fillers with high notch toughness |
| FR2494288B1 (en) * | 1980-11-19 | 1985-10-04 | Rhone Poulenc Spec Chim | INTERPOLYMER LATEX AND PREPARATION PROCESS |
| US5232972A (en) * | 1989-08-31 | 1993-08-03 | Bridgestone Corporation | Adhesive composition |
| WO2000045452A1 (en) * | 1999-01-28 | 2000-08-03 | Nippon Zeon Co., Ltd. | Binder composition for electrode for lithium-ion secondary battery and utilization thereof |
| JP4433509B2 (en) * | 1999-04-15 | 2010-03-17 | 日本ゼオン株式会社 | Binder composition for lithium ion secondary battery electrode and use thereof |
| BR0115384B1 (en) * | 2000-11-02 | 2011-09-20 | process for preparing a polymer dispersion, dispersion of polymer particles in a continuous aqueous phase and film. | |
| WO2004077467A1 (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-10 | Zeon Corporation | Process for producing electrode for electrochemical device |
| KR100644063B1 (en) * | 2003-06-03 | 2006-11-10 | 주식회사 엘지화학 | Composite binder for an electrode with dispersants chemically bound |
| ATE474872T1 (en) * | 2004-11-22 | 2010-08-15 | Arkema Inc | IMPACT MODIFIED THERMOPLASTIC RESIN COMPOSITION |
| CN101156264B (en) * | 2005-04-07 | 2011-05-25 | Lg化学株式会社 | Binder with good rate property and long cycleability for lithium secondary battery |
| JP5467869B2 (en) * | 2007-12-27 | 2014-04-09 | 株式会社ブリヂストン | Steel cord-rubber composite |
| JP5955496B2 (en) * | 2010-03-26 | 2016-07-20 | 日本ゼオン株式会社 | Secondary battery negative electrode binder composition, secondary battery negative electrode slurry composition, secondary battery negative electrode, secondary battery, and method for producing secondary battery negative electrode binder composition |
| WO2011122595A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Jsr株式会社 | Copolymer latex, composition that contains the latex, and articles made using same |
| JP4988967B2 (en) * | 2010-07-16 | 2012-08-01 | 株式会社日本触媒 | Aqueous electrode binder for secondary battery |
| WO2012115096A1 (en) | 2011-02-23 | 2012-08-30 | 日本ゼオン株式会社 | Secondary cell negative electrode, secondary cell, slurry composition for negative electrode, and method of producing secondary cell negative electrode |
| JP5617725B2 (en) | 2011-03-28 | 2014-11-05 | 日本ゼオン株式会社 | Secondary battery electrode, secondary battery electrode binder, manufacturing method, and secondary battery |
| JP2013051203A (en) * | 2011-08-04 | 2013-03-14 | Nippon Zeon Co Ltd | Composite particle for electrochemical element electrode, electrochemical element electrode material, electrochemical element electrode, and electrochemical element |
| JP2013055049A (en) * | 2011-08-10 | 2013-03-21 | Nippon Zeon Co Ltd | Composite particle for electrode for electrochemical element, electrode material for electrochemical element, electrode for electrochemical element, and electrochemical element |
| JP6070570B2 (en) * | 2011-11-29 | 2017-02-01 | 日本ゼオン株式会社 | Lithium ion secondary battery electrode, lithium ion secondary battery and slurry composition, and method for producing lithium ion secondary battery electrode |
| CN104837921B (en) * | 2012-11-07 | 2018-04-13 | 陶氏环球技术有限公司 | Curable epoxy resin composition and the compound being made from it |
| JP6314832B2 (en) | 2012-11-26 | 2018-04-25 | 日本ゼオン株式会社 | Method for producing electrode / separator laminate and lithium ion secondary battery |
| CN104918997B (en) * | 2013-01-10 | 2018-07-31 | 三菱工程塑料株式会社 | Polybutylene terephthalate resin composition and molded article |
| US9570751B2 (en) * | 2013-02-26 | 2017-02-14 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Binder composition for secondary battery, anode including the binder composition, and lithium battery including the anode |
| EP3001487B1 (en) * | 2013-05-23 | 2017-10-18 | LG Chem, Ltd. | Binder for secondary battery, and secondary battery including the same |
-
2017
- 2017-02-08 WO PCT/JP2017/004606 patent/WO2017141791A1/en not_active Ceased
- 2017-02-08 KR KR1020187022214A patent/KR102781299B1/en active Active
- 2017-02-08 US US16/074,499 patent/US11870075B2/en active Active
- 2017-02-08 JP JP2018500063A patent/JP6798545B2/en active Active
- 2017-02-08 CN CN201780010080.0A patent/CN108604685B/en active Active
- 2017-02-08 EP EP17753049.0A patent/EP3419089B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3419089A1 (en) | 2018-12-26 |
| US11870075B2 (en) | 2024-01-09 |
| EP3419089B1 (en) | 2024-09-04 |
| JPWO2017141791A1 (en) | 2018-12-06 |
| US20190044148A1 (en) | 2019-02-07 |
| CN108604685A (en) | 2018-09-28 |
| WO2017141791A1 (en) | 2017-08-24 |
| EP3419089A4 (en) | 2019-07-03 |
| KR20180111829A (en) | 2018-10-11 |
| KR102781299B1 (en) | 2025-03-12 |
| CN108604685B (en) | 2021-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6798545B2 (en) | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, electrodes for non-aqueous secondary batteries and non-aqueous secondary batteries | |
| JP6828686B2 (en) | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, electrodes for non-aqueous secondary batteries, and non-aqueous secondary batteries | |
| JPWO2019181869A1 (en) | Carbon nanotube dispersion liquid, secondary battery electrode slurry, secondary battery electrode slurry manufacturing method, secondary battery electrode and secondary battery | |
| JPWO2019087827A1 (en) | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, electrodes for non-aqueous secondary batteries, and non-aqueous secondary batteries | |
| CN108028379A (en) | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrode, non-aqueous secondary battery slurry composition for electrode, non-aqueous secondary battery electrode and non-aqueous secondary battery | |
| CN108140838B (en) | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrode, slurry composition, electrode, and non-aqueous secondary battery | |
| WO2019181871A1 (en) | Secondary battery binder composition, secondary battery electrode conductive paste, secondary battery electrode slurry composition, method for producing secondary battery electrode slurry composition, secondary battery electrode, and secondary battery | |
| JP6874690B2 (en) | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, electrodes for non-aqueous secondary batteries, and non-aqueous secondary batteries | |
| JPWO2019044166A1 (en) | Non-aqueous secondary battery electrode binder composition, non-aqueous secondary battery electrode slurry composition, non-aqueous secondary battery electrode, and non-aqueous secondary battery | |
| JP6996504B2 (en) | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, electrodes for non-aqueous secondary batteries and non-aqueous secondary batteries | |
| JP6481581B2 (en) | Non-aqueous secondary battery electrode binder composition, non-aqueous secondary battery electrode slurry composition, non-aqueous secondary battery electrode, and non-aqueous secondary battery | |
| JP6996503B2 (en) | Binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, electrodes for non-aqueous secondary batteries and non-aqueous secondary batteries | |
| WO2022113860A1 (en) | Binder composition for nonaqueous lithium ion secondary battery electrodes, method for producing same, binder solution for nonaqueous lithium ion secondary battery electrodes, slurry composition for nonaqueous lithium ion secondary battery electrodes, electrode for nonaqueous lithium ion secondary batteries, and nonaqueous lithium ion secondary battery | |
| JP6477398B2 (en) | Non-aqueous secondary battery electrode binder composition, non-aqueous secondary battery electrode slurry composition, non-aqueous secondary battery electrode, and non-aqueous secondary battery | |
| WO2019181870A1 (en) | Secondary battery binder composition, secondary battery electrode conductive paste, secondary battery electrode slurry composition, method for producing secondary battery electrode slurry composition, secondary battery electrode, and secondary battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191025 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201020 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201102 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6798545 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |